具有原子薄纳米片（NSs）的2D材料，因其特殊的固有特性（例如高比表面积和灵活的狭缝状通道）而备受关注。绝大多数剥离的NSs具有与暴露的极性原子/官能团或表面电荷相关的丰富的表面化学，因此可以分散在极性溶剂中。尤其是，由密集堆积的NSs组成的层状薄膜因其高度的柔韧性而在紧凑的电化学储能方面具有很大的应用前景。然而，由于NSs的严重自重堆积，层压膜通常会受到电化学动力学的影响，这会严重阻碍了电解质离子的扩散和吸附。

有鉴于此，复旦大学董安钢教授报道了研究了2D材料的胶体组装，主要目标是设计具有长程堆积有序和高堆积密度的2D/2D异质结，以实现紧凑的电容储能。通过使用通常用于NP合成的长链分子配体修饰最初的亲水性NSs，然后再进行溶剂蒸发诱导的自组装。各种2D材料，包括氧化石墨烯（GO），MXene（例如Ti₃C₂Tx和Ti₂CT_x）。

文章要点

1）过渡金属氧化物（如MnO₂）和过渡金属二硫化物（如1T-MoS₂)容易被修饰，然后分散到胶体稳定性高的非极性溶剂中。研究发现，与NPs超晶格的自组装类似，含有配体修饰的NSs的胶体溶液的控制蒸发引发了NSs的密集堆积组装，导致了分子配体在NSs之间排列的2D层状超晶格。更重要的是，两种类型的NSs的共同组装进一步使得2D/2D异质超晶格成为可能

2）作为概念验证，通过Ti3C2Tx和GO NSs的共同组装和热处理，设计了MXene-GO层压薄膜。通过调整2D/2D超晶格的微结构，在2 mV s^-1下获得了1443 F cm^-3的超高体积电容，最大体积能量密度为42.1Wh L^-1，优于传统真空过滤制备的MXene-rGO层状薄膜。

本研究论证了在分子水平上精确控制胶体NSs的自组装的可能性，为具有定制异质界面的2D/2D超晶格的模块化组装铺平了道路。

Guanhong Wu, et al, Molecular Ligand-Mediated Assembly of Multicomponent Nanosheet Superlattices for Compact Capacitive Energy Storage, Angew. Chem. Int. Ed., 2020

DOI：10.1002/anie.202009086

https://doi.org/10.1002/anie.202009086