MXene具有高的类金属电导率、高亲水性和丰富的表面官能团，是公认的一类用途广泛的二维材料。然而，MXene纳米片在层间范德华力和氢键作用下的聚集是严重限制其实际应用的主要问题。

有鉴于此，复旦大学余学斌教授和澳大利亚核科学技术组织Qinfen Gu等人，报道了MOFs@MXene的气凝胶结构，其中原位形成的MOF粒子可以有效地防止MXene的堆积，从而使三维（3D）分层多孔导电网络具有超轻的特征。

本文要点

1）随后，合成了由MOFs@MXene气凝胶前体衍生的3D多孔MXene气凝胶螺纹中空CoS纳米盒复合材料（(CoS NP@NHC)@MXene），并且高度互连的MXene网络和分层多孔结构与CoS的电化学活性相的超细纳米晶化相结合，产生具有优异的电子和离子传输性能的杂化系统。

2）由于各组分的协同作用，(CoS NP@NHC)@MXene复合材料作为锂离子电池(LIBs)、钠离子电池(SIBs)和钾离子电池(PIBs)的电极材料都表现出了优异的电化学性能。对于LIB，在800次循环后在1 A g^-1下为1145.9 mAh g^-1，在1000次循环后在5 A g^-1下为574.1 mAh g^-1；对于SIB，在650次循环后在2 A下为420 mAh g^-1；对于PIB在500次循环后在2 A g^-1下为210 mAh g^-1。

3）第一性原理计算证实(CoS NP@NHC)@MXene杂化物能增强电荷转移反应动力学，特别是在界面处。更重要的是，(CoS NP@NHC)@MXene复合材料在高质量负载下的优异速率性能以及整个电极的高体积能量和功率密度代表了其在实际电化学储能器件中的应用潜力。

总之，该工作所报道的合成方法是通用的，并且可以很容易地推广到生产其他多孔MXene-气凝胶基材料。

参考文献：

Long Yao et al. Three-Dimensional MOFs@MXene Aerogel Composite Derived MXene Threaded Hollow Carbon Confined CoS Nanoparticles toward Advanced Alkali-Ion Batteries. ACS Nano, 2021.

DOI: 10.1021/acsnano.0c09898

https://doi.org/10.1021/acsnano.0c09898