MXene具有高类金属导电性、高亲水性和丰富的表面官能团，被认为是一类用途广泛的二维材料。然而，MXene纳米片层间范德华力和氢键的聚集是严重限制其实际应用的一个主要问题。

近日，复旦大学余学斌教授和澳大利亚核科学技术组织Qinfen Gu报道了一种MOFS@MXene的气凝胶结构，其中原位形成的MOF颗粒可以有效地阻止MXene的聚集，从而构成具有超轻特征的三维(3D)多孔导电网络。随后，合成了由MOFs@MXene气凝胶前驱体衍生的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超细纳米晶相结合CoS的电化学活性相产生具有优异的电子和离子传输性能的混合体系。

文章要点

1）得益于各组成的协同作用，(CoS NP@ NHC)@MXene复合材料作为所有锂离子电池（LIBs），钠离子电池（SIBs）和钾离子电池（PIBs）的电极材料均具有出色的电化学性能。其具有出色的循环稳定性和高容量，对于LIBs，在800次循环后，电流密度为1 A g^-1时，容量达到1145.9 mAh g^-1；在1000次循环后电流密度为5 A g^-1时，容量达到574.1 mAh g^-1；对于SIBs，电流密度为420 A g^-1时，容量达到420 mAh g-1；对于PIBs，500次循环后，电流密度为2 A g^-1时，容量达到210 mAh g^-1。

2）第一性原理计算结果显示，(CoS NP@NHC)@Mxene复合材料可以增强电荷转移反应动力学，尤其是在界面处。更重要的是，高负载量下优异的倍率性能以及整个电极的高体积能量和功率密度使得（CoS NP @ NHC）@MXene复合材料有望用于实际电化学能量存储器件中。

本文报道的合成方法用途广泛，可以轻松扩展以生产用于各种应用的其他多孔MXene-气凝胶基材料。

参考文献

Long Yao, Qinfen Gu, Xuebin Yu, 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://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c09898