单胶束界面组装构建高曲率介孔异质结构实现锌离子高效存储

【字体: 时间:2025年05月21日 来源:Matter 17.3

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  来自国内的研究人员通过稳定单胶束辅助界面组装策略,成功构建了具有介观高表面孔隙曲率的二维分级介孔碳/MXene异质结构。该结构富含球形/准球形介孔,形成横向全渗透通道,显著提升离子传输速率,实现158 mAh g?1的高比容量,为新一代高容量电化学储能器件设计提供新思路。

  

这项突破性研究开发了一种稳定单胶束辅助界面组装方法,首次精准合成具有介观高表面孔隙曲率的规则二维分级介孔碳/MXene纳米片。在这种三明治结构中,MXene片层位于中心,两侧规则排列着超薄单层球形介孔,形成独特的横向全渗透通道。与传统平面二维纳米片相比,这种球形/准球形界面能有效防止活性位点损失,同时产生显著的曲率效应,使锌离子传输速度提升3倍以上。

研究团队通过精确调控介孔尺寸和碳层厚度,构建出富含可接触表面积的异质结构。电化学测试显示,该材料展现出158 mAh g?1的优异比容量和卓越的倍率性能。这种将结构设计与表面曲率优化相结合的协同机制,为开发高比容量电化学储能器件(如锌离子电池)提供了全新范式。

亮点包括:单胶束界面组装实现高孔隙曲率调控、规则单层球形介孔阵列的独特排列、以及基于曲率效应的快速离子传输体系。该成果不仅解决了二维多孔异质结构在介观尺度曲率控制的合成难题,更为设计下一代高性能储能材料开辟了新途径。

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