过渡金属碳化物 (MXene) 是一种新型二维 (2D) 纳米材料，具有优异的性能，有望在能量存储、转换以及催化等应用中产生重大影响。阻碍 MXene 广泛使用的一个主要障碍是缺乏在 3D 空间中组装 MXene 且无需重新堆叠的方法，这会降低其性能。

在这里，卡内基·梅隆大学Rahul Panat, O. Burak Ozdoganlar通过引入一种新颖的材料系统成功克服了这一挑战：多孔陶瓷骨架上的 3D MXene 网络。

文章要点

1）主干网决定了网络的 3D 架构，同时提供机械强度、气体/液体渗透性和其他有益特性。冷冻铸造用于制造具有开孔和控制孔隙率的二氧化硅主链，使用毛细管流将 MXene 分散体渗透到主链中，然后干燥系统以保形地涂覆孔壁，从而创建互连的 3D-MXene 网络。

2）该制造方法具有可重复性，并且 MXene 渗透的多孔二氧化硅 (MX-PS) 系统具有高导电性（例如 340 S·m^-1 ）。电导率由孔隙率分布、MXene 浓度和渗透循环控制。具有 MX-PS 电极的三明治型超级电容器仅添加 6% 的 MXene 质量即可产生出色的面积电容 (7.24 F·cm^-2 ) 和能量密度 (0.32 mWh·cm^-2 )。

这种创建 2D 纳米材料 3D 结构的方法将对许多工程应用产生重大影响。

参考文献

Mert Arslanoglu, et al, 3D ASSEMBLY OF MXENE NETWORKS USING A CERAMIC BACKBONE WITH CONTROLLED POROSITY, Adv. Mater. 2023

DOI: 10.1002/adma.202304757

https://doi.org/10.1002/adma.202304757