作为一种新兴的二维材料，Xenes (如硼烯、硅烯、锗烯、锡烯、磷二烯、砷烯、锑烯和铋)仅由一种元素组成，为各种重要的应用打开了新的大门。由于其超薄的折叠结构、超高的表面体积比、优异的机械强度和柔韧性等特性，Xenes被认为是大容量、高速率、高安全性的电化学能源领域极有前途的电极材料。
有鉴于此，深圳大学张晗教授和暨南大学第二临床医学院Xiaoling Luo等人，综述了Xenes在与能源相关的应用中的特性，合成策略以及在Li/Na离子电池，Li-S电池，电催化和超级电容器等领域最新的理论和实验进展。最后讨论了这一新兴领域面临的挑战和未来应用前景。
本文要点
1）首先比较了Xenes的不同制备方法及其优缺点。其次总结了Xenes的原子排列和结构性质。然后详细讨论了Xenes的基本能带结构及其影响因素，包括缺陷、层数、应变和各向异性。随后讨论了Xenes在电化学中的独特优势及其稳定性。此外，总结了Xenes在锂/钠离子电池，锂硫电池（LSBs），锂-O2电池，电催化和超级电容器中的最新研究进展。
2）为了使电池和超级电容器获得足够高的能量和功率密度，Xenes的层间距和平面各向异性应优化到一个适中的范围。另外，将Xenes单层膜组装成透明电极膜，用于透明器件。Xenes结构可以提供超高的表面积，但在电解质和电极材料之间的界面上会出现一些不需要的副反应，因此Xenes可以通过设计适当的涂层和/或选择合适的涂层来实现对金属离子电池的稳定SEI层。
3）理想的Xenes组装是另一个有价值的方向，因为它可以更容易调节电化学动力学。除将Xenes用作高性能电极材料外，它们还作为添加剂，可以提供较大的表面积以容纳活性成分，促进电解质渗透穿过拓扑孔和中间层，从而实现快速动力学。此外，一些理论研究正在评估其基本特性，而实验分析却没有跟上。目前，机器学习已经被视为一个新的前沿领域，用于搜索新的Xene类型并预测其奇异的性质。这些理论预测可以进一步与先进的原位表征技术相结合，以设计和开发新的Xene材料。
参考文献：
Tingting Wang et al. Xenes as an Emerging 2D Monoelemental Family: Fundamental Electrochemistry and Energy Applications. Advanced Functional Materials, 2020.
DOI: 10.1002/adfm.202002885
https://doi.org/10.1002/adfm.202002885
