近日，光伏材料省重点实验室肖助兵教授课题组在高性能锂硫电池方面取得重要研究进展，该工作以我校为独立单位，以“Fluorine-Free Fabrication of MXene via Photo-Fenton Approach for Advanced Lithium-Sulfur Batteries”为题，发表在国际期刊《ACS Nano》上（影响因子15.881）。
二维材料MXene因其具独特的理化性质被广泛运用到锂硫电池中。然而，传统制备MXene的方法是通过使用高浓度氢氟酸或含氟的酸性溶液（主要是盐酸和氟化锂的混合物）从MAX相中选择性刻蚀A层。虽然该方法高效，但是制备过程非常危险，此外MXene末端惰性-F基团会对材料的稳定性产生负面影响。因此我们迫切需要一种更加柔和、安全的无氟刻蚀方法。该组开发了一种基于Photo-Fenton（光-芬顿）反应的低温软化学方法来制备高纯度无氟的 MXene(Ff-Ti3C2)。经过实验和理论计算的研究证实，活性氧 (ROS, 包括HO•和O2•−自由基) 的持续共存削弱了金属Ti-Al键，促进了高浓度OH-阴离子的形成，有利于Al层的有序拓扑化学脱层，从而得到高纯度的亲水性Ff-Ti3C2。与F末端的Ti3C2(F-Ti3C2)相比，Ff-Ti3C2倍率性能和循环性能显著提高。更重要的是，得益于优异的电解液浸润性，柔性锂硫软包电池在高硫负载（5.8 mg cm-2）和较低的电解液硫比（3.5 μL mg-1）的条件下仍表现出卓越的电化学性能，可提供330 Wh kg-1的高质量能量密度，并具有良好的循环稳定性。
该成果得到了河南大学“杰出人才特区支持计划”第四层次特聘教授启动经费、国家自然科学基金、河南省高校基础研究重点科研项目、河南省自然科学基金资助项目及河南省博士后基金资助项目的支持。河南大学光伏材料省重点实验室为该论文的唯一通讯单位。硕士研究生梁琳为论文第一作者，肖助兵教授为论文通讯作者。
文章连接https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c00779
简介