近日,我院赵东元院士、赵再望教授在期刊Matter上发表题为“Regular mesoporous nanosheets with mesoscopic high surface pore curvature and accelerated ion-transport channels”的研究论文(论文链接:https://doi.org/10.1016/j.matt.2025.102164)。赵东元院士,赵再望教授,复旦大学晁栋梁教授为论文共同通讯作者。硕士生韩紫嫣,博士生范宪楷为共同第一作者。内蒙古大学能源化学材料研究院为第一完成单位。

本论文报道了一种稳定的单胶束辅助界面的组装方法,精确合成了具有介观高表面孔曲率的二维分层介孔异质纳米片。该方法的主要特点是引入了稳定的嵌段共聚物单胶束(PS-PVP-PEO)在二维纳米片MXene上的超组装。将多巴胺直接在其外表面聚合,最终再去除胶束模板后成功制备了二维分层介孔异质纳米片。在这种分层结构中,MXene纳米片位于分层结构的中心,MXene纳米片的两侧有序地排列着一层超薄的均匀球形介孔,形成了独特的横向贯通通道。同时,在每个球形介孔的内表面(与MXene连接的一侧)上存在一个小孔,使整个结构完全相互连接。此外,介孔的大小(21.8-45.8 nm)和碳层的厚度(8.0-29.0 nm)可以精准调控,这种相互连接的二维分层介孔异质纳米片具有高的表面孔曲率和丰富的比表面积,进而通过优化离子扩散动力学和活性位点暴露率获得高比容量和优异的倍率性能。

二维分层介孔异质纳米片的合成过程示意图

二维分层介孔异质纳米片的表征
该论文得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和内蒙古自然科学基金的支持。