界面工程构建的3D ZnTe/MXene异质结构：内置电场助力高效稳定钾离子存储

（编辑推荐）本研究首创性地通过喷雾干燥法构建了三维MXene/ZnTe@NC异质结构微球（MX/ZnTe@NC），利用MXene与ZnTe的功函数差异形成内置电场（BIEF），显著提升K+吸附强度（-2.86 eV）并降低迁移能垒（0.18 eV）。该阳极在0.5 A g-1下循环1000次仍保持283 mAh g-1的高容量，10 A g-1时仍有83 mAh g-1的优异倍率性能，为过渡金属碲化物（TMTe）基钾离子电池（KIB）提供了界面工程新范式。

　　

Highlight

本研究首次报道了通过界面工程设计的3D ZnTe/MXene异质结构微球（MX/ZnTe@NC），其内置电场（BIEF）像"离子高速公路"般显著加速K⁺传输。密度泛函理论（DFT）计算显示，MXene（功函数~3.94 eV）与ZnTe（~4.18 eV）的"电子瀑布"效应使K⁺吸附能达-2.86 eV，离子迁移能垒降至0.18 eV——比纯ZnTe低14%，比MXene单独存在时降低70%！

Results and discussion

图1a展示了MX/ZnTe@NC微球的"自下而上"构建过程：先将ZIF-8纳米颗粒（~90 nm）与MXene纳米片共混喷雾干燥，形成类似"巧克力豆"的3D结构。透射电镜（TEM）显示ZnTe纳米颗粒被氮掺杂碳（NC）像"琥珀"般包裹，并与MXene片层形成紧密界面（图1c）。X射线光电子能谱（XPS）证实界面处电子从MXene向ZnTe转移，形成强大的BIEF——就像在异质结界面上安装了"离子泵"。

Conclusions

这项研究通过巧妙的"结构-界面"协同设计，打造出性能卓越的钾离子电池阳极。3D MX/ZnTe@NC微球不仅像"抗震建筑"般缓冲体积变化（>300%），其内置电场更化身"离子导航仪"，使材料在10 A g^-1的超高电流下仍保持83 mAh g^-1的容量。该策略为其他过渡金属硫族化合物（TMC）的设计提供了普适性蓝图。