《Angew. Chem. Int. Ed.》期刊发表张秋禹教授、郭威副教授关于共价-非共价界面作用协同增强储能的研究成果

近日，学院张秋禹教授、郭威副教授团队在《Angew. Chem. Int. Ed.》期刊在线发表题为《Engineering Covalent and Noncovalent Interface Synergy in MXenes for Ultralong-life and Efficient Energy Storage》的研究论文。

本研究针对MXene在赝电容储能应用中表面终端易氧化、片层易堆叠导致的动力学和稳定性受限的技术瓶颈，创新性地提出了一种芳纶纳米纤维介导的热重构策略，在MXene界面协同引入了共价键和非共价键双重介导效应；并基于多尺度原位/非原位表征和理论计算，揭示了其形成过程与作用机制。研究表明，界面非共价相互作用源于纳米芳纶分子链与MXene表面含氧终端间的氢键网络，其有效抑制了MXene纳米片的自堆叠，改善了其机械稳定性；而经原位热重构形成的Ti–N共价作用诱导了界面电荷重新分布，使电子在Ti–N键附近累积，有效提升了界面的电子传导能力和H⁺吸附，还提高了MXene的氧化能垒，形成了热力学稳定、动力学快速的界面反应微环境。得益于此，该电极在表现出531.9 F g^-1的比电容，且在18万次循环后容量保持率达92.2%。该材料还具有优良的力学性能和红外隐身特性（发射率低至15.4%），这赋予其在特殊使役条件下优良的应用潜力。该工作阐释了界面共价/非共价对储能的协同强化机制，为设计兼具高活性、高稳定性和多功能性的二维材料基电极提供了机理见解和解决方案。

化学与化工学院23级硕士研究生程梦婷为论文的第一作者，张秋禹教授、郭威副教授为论文的共同通讯作者。西北工业大学为论文第一完成单位。该研究工作得到了国家自然科学基金等项目的资助支持。

论文信息：Mengting Cheng, Wei Guo*, Wanbin Dang, Jinxin Wang, Qiuyu Zhang*. Engineering covalent and noncovalent interface synergy in MXenes for ultralong-life and efficient energy storage. Angewante Chemie International Edition, 2025, e202513390.

全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202513390

图 1 MXenes中非共价和共价作用协同修饰的示意图

图2 复合薄膜电极的电化学性能

图文/程梦婷

审核/姚东东