MXene 的凝膠化有望為各種應(yīng)用組裝出三維導(dǎo)電和催化單片。然而，可控組裝和功能定制仍然具有挑戰(zhàn)性。

圖1.?材料制備和作用示意

清華大學(xué)深圳國際研究生院呂偉等報(bào)告了僅用一種雙功能三維MXene單片硫宿主就能解決硫陰極反應(yīng)動力學(xué)遲緩和鋰金屬陽極（LMA）鈍化的問題。該宿主是通過MXene與ZnI₂引發(fā)劑的可控凝膠化作用獲得的，其在凝膠化過程和電化學(xué)反應(yīng)中顯示出雙重功能。

具體而言，在凝膠化過程中，Zn²⁺陽離子引發(fā)凝膠化，并作為MXene納米片（NSs）之間的連接物形成三維結(jié)構(gòu)，而作為間隔物的碘陰離子則避免了MXene NSs的重新堆積，從而實(shí)現(xiàn)了良好的可調(diào)結(jié)構(gòu)。當(dāng)它作為鋰硫電池中的硫宿主時(shí)，Zn─O的吸附和催化位點(diǎn)進(jìn)一步促進(jìn)了MXene NSs上的硫氧化還原反應(yīng)，而儲存在單片中的碘陰離子作為添加劑逐漸釋放到電解液中，從而消除了循環(huán)中LMA上的死鋰。

圖2.?動力學(xué)研究

因此，采用這種硫宿主的組裝電池在6.6 mg cm^-2的高硫負(fù)載下，CE高達(dá)99%以上，遠(yuǎn)高于許多其他報(bào)告（90-95%）。即使在接近實(shí)際要求的條件下（E/S比：5 μL mg_s^-1，硫含量：5 mg cm^-2），電池在200次循環(huán)后仍能保持大于70%的高容量。

總之，這項(xiàng)工作為促進(jìn)鋰硫電池的實(shí)際應(yīng)用提供了一種前景廣闊的硫宿主，更重要的是，它提出了一種通用的凝膠化策略，以制備適用于不同應(yīng)用的多功能三維MXene。

圖3.?鋰硫電池性能

Metal-Halide Gelated MXene and Its Use as a Bifunctional Sulfur Host Stabilizing Both Cathode and Anode for Practical Lithium–Sulfur Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202310508