近日，鄭州大學許群教授課題組以2Damorphous-MoO3-x@Ti3C2-MXenenon-van der Waals heterostructures as anode materials for lithium-ion batteries為題在國際頂尖期刊Nano Energy上發(fā)表關于基于二維非范德華異質(zhì)結在鋰離子電池負極材料上應用的研究論文。鄭州大學為第一通訊作者單位，鄭州大學博士研究生閆鵬飛和碩士研究生冀亮為文章的共同第一作者，許群教授、崔鑫煒教授以及生物醫(yī)用材料改性國家地方聯(lián)合實驗室的張海軍教授為共同通訊作者。該研究得到了鄭州大學青年拔尖人才項目及國家自然科學基金的資助。

過渡金屬氧化物的非晶結構相比于其晶態(tài)具有更高的理論儲鋰容量，更低的充放電電位，在鋰離子電池負極材料中具有良好的應用前景。然而，體相非晶材料的電子導電性較差，且鋰離子在體相非晶材料內(nèi)部缺乏有效的二維擴散通道，因而離子導電性也有待提高。雖然通過其與二維導電基底的復合可以在一定程度上解決上述難題，但是二者之間的結合多為范德華鍵合，作用較弱，異質(zhì)結材料整體導電性和穩(wěn)定性不佳。

針對這一問題，許群教授團隊提出了利用MXene表面氧基團，原位合成非晶MoO3-x納米片，構筑通過Ti-O-Mo共價鍵結合而成二維非范德華異質(zhì)結材料（aMoO3-x@MXene）的解決方案，實現(xiàn)了優(yōu)異的儲鋰容量、倍率性能以及循環(huán)特性。理論研究解釋了二維aMoO3-x@MXene非范德華異質(zhì)結可以提高材料穩(wěn)定性、電子導電性和離子導電性的微觀原因。該研究不僅展示出了過渡金屬氧化物非晶材料在鋰離子電池負極上的應用前景，為一般非晶材料的儲鋰機制和結構優(yōu)化提供了理論指導，同時也給二維異質(zhì)結結構的設計提供了新的思路，為其在儲能、催化、傳感器等更廣泛領域的應用奠定了理論基礎。

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106139