郑州大学方永正/河南大学周震教授在AFM期刊发表《路易斯酸金属阳离子蚀刻用于二维金属硼烯和硼烯/金属异质结构的通用水相制备》研究论文

作者: 时间:2026-07-24 点击数:

二维硼烯(MBeneMB是继MXene之后新兴的一类二维纳米材料,兼具高比表面积、高表面活性、优异结构稳定性与丰富活性位点,在能源存储与转化、电催化、光催化及环境治理等领域展现出巨大应用潜力。然而其制备条件极为苛刻,MXene体系广泛使用的氢氟酸刻蚀路线无法直接套用;目前仅强碱、高温熔盐法可制备少数特定组分的MBene,且反应效率与产率普遍偏低。制备技术的匮乏严重制约了MBene及其衍生材料的基础研究与应用拓展,开发温和、高效、通用的合成新路径已成为该领域的迫切需求

针对上述瓶颈,该团队创新性提出路易斯酸性金属阳离子中性水相刻蚀策略,实现了纯相二维MBeneMB/金属异质纳米片的可控制备。在中性水相体系中,Ag+Cu2+Zn2+等金属阳离子借助氧化还原电势差,选择性刻蚀溶出 MAB 相前驱体中的 Al 原子层;与此同时,被还原的金属单质原位吸附于MB片层表面,一步构建得到 MB/金属复合异质结构。负载的表面金属既可作为活性组分直接参与电化学反应,也可通过溶剂洗涤选择性脱除,进而得到纯相MBene。该刻蚀策略具有良好的普适性,可适配MoAlBCr2AlB2等多种MAB相前驱体,成功制备出多组纯相二维MBene及其金属异质结构材料。其中MoB/Ag异质复合材料的电导率可达6418 S cm⁻¹,远高于传统碱法制备的纯相MoBMBene;作为电极材料时,在2 A g⁻¹5 A g⁻¹电流密度下循环1000圈后,可逆容量仍分别保持302 mAh g⁻¹165 mAh g⁻¹。相关研究成果以Lewis-Acidic Metal Cation Etching for General Aqueous Preparation of 2D MBenes (MB) and MB/Metal Heterostructures为题发表于Advanced Functional Materials期刊。


文章链接:http://doi.org/10.1002/adfm.77201

梁赛楠(第一作者),2024年毕业于郑州大学,获得学士学位。现就读于郑州大学化工学院化学工艺专业。主要从事二维材料制备与锂/钠金属电池研究。

刘一漾(共同第一作者),郑州大学化工学院副研究员,研究方向:绿色硫系电池体系构筑;电池回收及可持续利用;钠离子电池负极材料研究,在国际期刊发表论文十余篇,主持国家自然科学基金青年项目、企业横向等多项研究。

方永正(通讯作者),郑州大学化工学院直聘研究员,主要从事MXene和石墨烯等二维材料可控制备与应用以及无负极Li/Na金属固态电池研究。目前主持国家自然科学基金、河南省项目8项;申请国家专利9项;发表学术论文30余篇。

周震(通讯作者),长江学者、享受国务院政府特殊津贴专家,中原学者。主持国家重点研发计划项目课题和国家自然科学基金重点项目等研究。通过高通量计算、实验与机器学习相结合揭示电化学储能新机制。在国内外期刊发表论文350余篇。论文被引用55000余次,h-index1312014-2025年连续12年入围爱思唯尔中国高被引学者榜。2018-2025年连续8年入选科睿唯安全球高被引科学家。2020年入选英国皇家化学会会士(FRSC)。现为Journal of Materials Chemistry AGreen Energy & Environment等期刊副主编、Journal of Power Sources编辑以及Batteries & Supercaps和《中国稀土学报》等期刊编委以及中国电子学会化学与物理电源技术分会第八届委员会委员、中国化学会理论化学专业委员会委员、中国自然资源学会资源循环利用专业委员会委员和河南省委决策咨询委员会委员。





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