二維材料由于獨(dú)特的性能在眾多應(yīng)用范圍內(nèi)引起了廣泛的研究關(guān)注。其中，最典型的MXenes自從2011被發(fā)現(xiàn)以來(lái)就被越來(lái)越廣泛地研究，其多樣化的元素組成與可控的表面化學(xué)可以產(chǎn)生針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景的性能。MXenes展示出了杰出的電子、光學(xué)以及等離子性能，在諸如超級(jí)電容器、電磁吸附與屏蔽、催化和碳捕捉領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的潛力。

MXenes的通式為Mn+1XnTx，其中Tx代表在刻蝕過程中產(chǎn)生的表面官能團(tuán)，通常為-OH，-O和-F官能團(tuán)。研究者們已經(jīng)通過理論計(jì)算詳細(xì)分析了MXenes表面官能團(tuán)的物理和化學(xué)性質(zhì)，然而對(duì)官能團(tuán)的控制還仍然是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。最近，研究者們發(fā)現(xiàn)路易斯酸熔融鹽刻蝕方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)MXene表面官能團(tuán)的調(diào)控，豐富了MXene的表面化學(xué)特性。

最近，香港城市大學(xué)支春義教授與中科院寧波材料所黃慶教授合作在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊?ACS Nano上發(fā)表題目為：Halogenated Ti3C2?MXenes with Electrochemically Active Terminals forHigh Performance Zinc Ion Batteries的研究論文，報(bào)道了一元、二元和三元的鹵素官能團(tuán)，如-Cl，-Br，-I，-BrI，-ClBrI等，以此實(shí)現(xiàn)了對(duì)MXene的官能團(tuán)的調(diào)控，并探究了表面化學(xué)對(duì)MXenes性能的影響。

圖1.鹵素化Ti3C2?MXenes的物理表征。

圖2.Ti3C2Br2和Ti3C2I2的結(jié)構(gòu)的電子結(jié)構(gòu)與DOS。

圖3.?鹵素化Ti3C2?MXenes的電化學(xué)性能。

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圖4.?Ti3C2Br2和Ti3C2I2電極循環(huán)后的結(jié)構(gòu)與成分變化。

本文通過路易斯酸熔融鹽刻蝕，成功制備了鹵素官能團(tuán)化的Ti3C2TxMXenes，作為水系鋅離子電池的正極材料具有杰出的性能，具有穩(wěn)定的放電平臺(tái)、可觀的容量、較高的能量密度與優(yōu)異的倍率性能，與大多數(shù)的水系鋅離子電池正極材料相比具有較大的競(jìng)爭(zhēng)力。而具有傳統(tǒng)官能團(tuán)的MXene則具有更低的容量，并且沒有放電平臺(tái)。這項(xiàng)工作證明了通過對(duì)MXene表面化學(xué)的調(diào)控可以影響電化學(xué)性能。

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