课题组博士生沙大巍在国际知名期刊ACS Nano上以“Surface Selenization Strategy for V2CTx MXene toward Superior Zn-Ion Storage”为题发表学术论文，报道了一种通用的MXene表面硒化策略，用以提升MXene作为水系锌离子电池正极材料的储锌性能。
MXenes具有层状结构、金属导电性和良好的亲水性，在高倍率水系锌离子电池中具有良好的应用前景。然而，MXene的理论比容量相对较低，通常需要利用费时费力的电化学诱导方法在其表面形成第二相以提升储锌性能，极大地限制了其实际应用。
在课题组前期MXene原位转化研究工作的基础上（Adv. Mater., 2021, 33, 2008447），本文提出一种简便高效的MXene表面硒化策略。将MXene与硒粉混合，在550 °C处理2h后，MXene表面的金属原子被部分原位转化为过渡金属硒化物（TMSe），同时MXene的层状骨架得以维持。通过此一步法制得了形貌结构可控的TMSe@MXene纳米复合材料。利用该表面硒化策略，成功制备了多种TMSe@MXene复合材料，包括VSe2@V2CTx、NbSe2@Nb2CTx、TiSe2@Ti3C2Tx。
以VSe2@V2CTx纳米复合材料为例，其在2 A g-1大电流下循环600圈以后仍具有158.1 mAh g-1比容量，容量保持率为93.1%。理论计算和动力学分析结果表明，VSe2@V2CTx的优异储锌性质来源于其异质结构能够有效降低Zn2+扩散能垒、增加Zn2+扩散系数、提升赝电容存储贡献。
本工作提出的表面硒化策略能够为MXene基纳米复合材料的制备提供新的思路和方法，进而推动高性能水系锌离子电池正极材料开发。
东南大学材料科学与工程学院为第一完成单位，博士生沙大巍和博士后陆成杰为共同第一作者，潘龙副教授和孙正明教授为共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金的支持。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.1c09639