近日，石河子大学化学化工学院刘志勇课题组在Chemical Engineering Journal上报道了一种具有三维分级多孔结构的富含-O末端基团的Ti3C2Tx MXene电极材料并用于柔性超级电容器，题为Oxygen-rich 3D hierarchical porous MXene prepared by Zn powder reduction for flexible supercapacitors (DOI: 10.1016/j.cej.2024.154937)。在这项工作中，他们受大自然的启发，根据Murray定律为Ti3C2Tx MXene设计一个自下而上的三维分级多孔结构。与单尺度设计不同，这种三维分级多孔结构跨越了微孔、介孔和大孔尺度。具体来说，Zn2+的嵌入导致MXene层间距（微孔）的扩大，H2O2氧化和随后的酸刻蚀过程导致MXene表面孔隙结构（介孔）的形成， 而Zn粉模板的去除则产生了三维孔隙结构（大孔）。他们在为Ti3C2Tx MXene制造三维分级多孔结构的同时，还对Ti3C2Tx MXene的表面基团进行了改性（除去-F末端基团，增加-O末端基团），从而设计了一种三维分级多孔富氧Ti3C2Tx MXene。以Zn粉作为金属还原剂，Ti3C2Tx MXene与Zn在高温下（500℃）的反应消除了Ti3C2Tx MXene表面几乎所有的-F末端基团，而随后的酸洗步骤引入了大量的-O末端基团。最终，所构建的三维分级多孔富氧Ti3C2Tx MXene含有更多暴露的氧化还原活性位点（-O末端基团），并为电解质离子运输提供了更高效的途径。该研究为制备具有高容量和优异速率性能的MXene材料提供了新的灵感。石河子大学刘志勇教授和董学军老师以及南阳理工学院吴可量副教授为本文通讯作者，博士研究生姬培龙为第一作者。