二维过渡金属碳化物和/或氮化物，即所谓的MXenes，已被认为是理想的快速充电阳离子嵌入电极材料，但其比容量有限。

近日， 德累斯顿工业大学冯新亮教授，Minghao Yu，上海交通大学Qinglei Liu报道了构建氧化还原活性磷氧端基是一种极具吸引力的策略，以显著提高Nb₄C₃ Mxenes的超快Na⁺存储比容量。

文章要点

1）结果表明，化学计量比为PO₂-的氧化还原活性末端呈类偏磷酸盐构型，每个P原子维持3个P-O键和1个P=O悬挂键。

2）与传统的O端相比，具有偏磷酸盐末端的Nb₄C₃（记为PO₂-Nb₄C₃）具有相当丰富的载流子密度(4倍)，显著提高的电导率（300 K时提高12.3倍），增加氧化还原活性位点，提高了Nb氧化还原深度，Na⁺扩散能力没有降低，并实现了缓冲Na⁺插/脱过程中的内应力。

3）因此，与氧端的Nb4C3相比，Po2-Nb4C3的Na+存储容量翻了一番(221.0 mAHg-1)，快速充电能力保持良好(4.9min，容量保持80%)，循环寿命显著延长(2,000次循环容量没有下降)，证明了组装能量-功率平衡的Na离子电容器的可行性。

这项研究揭示了Mxenes端基的分子级设计为同时开发大容量和快速充电电极提供了机会，缓解了典型的储能设备的能量-功率权衡。

参考文献

Boya Sun, et al, Redox-Active Metaphosphate-like Terminals Enable High-Capacity MXene Anodes for Ultrafast Na ion Storage, Adv. Mater. 2022

DOI: 10.1002/adma.202108682

https://doi.org/10.1002/adma.202108682