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二维过渡金属碳化物(MXene)由于自身导电性高、亲水性优异、表面官能团丰富和结构多样性等特性,在锂离子电池领域中得到了研究者广泛的关注。但MXene的理论容量较低,且存在严重的片层堆叠现象,限制了其实际应用。将MXene作为基体材料和具有高理论容量的金属氧化物/硫化物复合,不仅可以改善MXene容量较低和片层堆叠的问题,还可以利用高导电性的MXene改善金属氧化物/硫化物导电性较差的缺点,并缓冲其在充放电过程中的体积膨胀,达到双赢的效果。本文以获得高性能锂离子电池用MXene基负极材料为目标,采用静电自组装、有机液相低温硫化法等策略制备了具有优异储锂性能的SnO2/MXene异质复合材料和0D-2DZnSQDs/MXene复合材料。此外,对MXene的二维结构进行调控,以三维石墨烯凝胶为骨架制得了高性能的三维多孔MXene/rGO复合气凝胶材料。(1)通过静电作用将表面带正电荷的SnO2量子点自组装在了 MXene纳米片表面,构筑了 0D-2D SnO2 QDs/MXene纳米复合材料。MXene作为导电基底可以显著提高复合材料的导电性,缓冲SnO2量子点在储锂过程中的体积应变。此外,SnO2量子点作为层间粒子,也可以抑制MXene片层的堆叠,促进电极界面离子的扩散和电子的传输,进而改善SnO2 QDs/MXene纳米复合材料的储锂性能。其在100 mA g-1的电流密度下循环100次后表现出659.8 mAh g-1的比容量,容量保持率为91%,当电流密度增大到3 A g-1时,比容量仍保持有364 mAh g-1,表现出优异的比容量、倍率性能和循环稳定性。(2)通过有机液相低温硫化法得到了在MXene片层表面原位生长的0D-2D ZnS量子点/MXene纳米复合材料。这种方法硫化得到的超小ZnS量子点可有效降低其充放电过程中的绝对体积膨胀,此外,以MXene作为0DZnS的基体材料,不仅可以提升复合材料的导电性,而且可以缓解颗粒间团聚问题。如此,该0D-2DZnS量子点/MXene纳米复合材料作为锂离子电池负极时在500 mA g-1的电流密度下循环500次后的比容量高达497.8 mAhg-1,表明其循环性能好。此外,其倍率性能同样优异,电流密度为2 A g-1时还有252.5 mAh g-1的比容量。(3)借助于氧化石墨烯可在低温水热条件下凝胶化自组装得到石墨烯凝胶三维导电骨架结构,将MXene诱导生长在已构筑的三维石墨烯表面,得到具有高比表面积和发达孔结构的三维MXene/rGO复合气凝胶材料。这种二维结构向三维结构的转变不仅提高了 MXene表面活性位点的利用率,而且在电化学反应过程中有利于离子的扩散和电子的传输,使得该三维MXene/rGO复合材料在电流密度为100 mA g-1时循环200圈后保持为628.0 mAh g-1的比容量。采用10 A g-1电流密度对其进行性能测试时,其比容量还可达到186.1 mAh g-1,体现了优异的电化学储锂性能。