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我国科学家突破MXene制备瓶颈：绿色低成本方法问世，助力下一代电池技术发展

2026-03-12 11:53:59 来源：中国新闻网

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简介：在储能、电磁屏蔽及催化等领域备受瞩目的新型二维材料MXene，其制备技术近日迎来里程碑式突破。3月11日，从天津大学传来消息，该校化工学院杨全红教授领衔的Nanoyang团队，联合国内外多家科研机构，成功开发出一种全新的荷正电MXene材料体系，并实现了该材料的绿色、高效、低成本制备。相关研究成果于当日在国际顶级学术期刊《自然-合成》（Nature Synthesis）上正式发表。

在储能、电磁屏蔽及催化等领域备受瞩目的新型二维材料MXene，其制备技术近日迎来里程碑式突破。3月11日，从天津大学传来消息，该校化工学院杨全红教授领衔的Nanoyang团队，联合国内外多家科研机构，成功开发出一种全新的荷正电MXene材料体系，并实现了该材料的绿色、高效、低成本制备。相关研究成果于当日在国际顶级学术期刊《自然-合成》（Nature Synthesis）上正式发表。

MXene：前景广阔但制备遇阻的“明星材料”

作为二维材料家族的新锐，MXene凭借其优异的导电性能、可灵活调控的二维片状结构以及丰富的表面化学性质，在能源存储、电磁屏蔽、催化转化等前沿领域展现出巨大的应用潜力。然而，长期以来，少层MXene的制备技术始终面临多重瓶颈。传统制备工艺普遍依赖含氟或有毒试剂，不仅工艺流程复杂、成本高昂，且伴随较高的环境风险。更为关键的是，采用传统方法制得的MXene表面通常荷负电，这一特性在很大程度上限制了其在某些特定场景（如吸附特定离子、与正电材料复合等）中的应用，成为制约其规模化推广的关键障碍。

创新策略：深共晶溶剂“一步法”颠覆传统

针对上述技术瓶颈，天津大学Nanoyang团队开创性地提出了一种基于深共晶溶剂的制备新策略，在国际上首次实现了一步法高效制备少层荷正电MXene。这一创新方法不仅成功规避了传统多步复杂流程，更在源头上摒弃了有毒含氟试剂的使用。团队所用的深共晶溶剂具有价格低廉、绿色环保、可回收利用等显著优势，为MXene材料的绿色规模化制备和环境友好型生产开辟了全新路径。

更为重要的是，新方法制备出的MXene材料表面呈现荷正电特性，成功突破了传统方法只能获得荷负电MXene的局限，极大拓展了该材料在吸附分离、电化学储能、催化等领域的应用想象空间。

性能优异：有望为新型电池发展提供关键材料支撑

据杨全红教授介绍，这种新型荷正电MXene在吸附性能、储锂能力及催化活性等方面均表现出优异特性。在当前国家“十五五”规划纲要草案明确提出要在新产业新赛道中布局并大力发展新型电池的宏观背景下，关键新材料的原始创新与自主突破显得尤为迫切。杨全红表示：“这一新成果有望为我国抢占新型电池、柔性电子器件、电磁屏蔽和未来储能技术等领域的科技制高点，提供关键的材料支撑和核心技术储备。”

产学研协同：多机构联合攻关结硕果

据悉，该研究由天津大学化工学院Nanoyang团队牵头，联合四川大学、法国图卢兹大学等国内外多家科研机构共同完成。研究团队历时多年攻关，在材料合成机理、结构调控及性能验证等方面开展了系统性的理论与实验研究，最终取得了这一具有国际影响力的原创性成果。该成果的发表，不仅标志着我国在新型二维材料合成领域迈出了重要一步，也为全球MXene研究提供了全新的技术路径。