【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，大連化學(xué)物理研究所能源催化轉(zhuǎn)化全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室二維材料化學(xué)與能源應(yīng)用研究組(508組)吳忠?guī)浹芯繂T團(tuán)隊(duì)，在二維過渡金屬硼化物(Boridene)的可控制備及微型儲(chǔ)能應(yīng)用方面取得新進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)發(fā)展了一種無水鋰離子溶劑輔助剝離策略，可將鉬鋁硼(MoAlB)衍生的層狀硼化鉬(MoB)轉(zhuǎn)化為高質(zhì)量二維MoB納米片，并構(gòu)建了高性能微型超級(jí)電容器和柔性集成微系統(tǒng)。
 

　　二維過渡金屬硼化物因其獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)、高電導(dǎo)率和豐富的表面化學(xué)特性，在電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。MoB可通過選擇性刻蝕去除層狀MoAlB中的鋁(Al)層獲得。然而，該方法常面臨Al去除不完全，以及刻蝕后MoB層間再堆疊等問題，難以獲得充分剝離的二維納米片。這會(huì)降低材料的可利用表面積，阻礙電解質(zhì)離子進(jìn)入層間活性位點(diǎn)，從而制約MoB在高倍率儲(chǔ)能器件中的性能。
 

　　針對(duì)上述問題，研究人員首先采用氯化鋅(ZnCl2)熔鹽刻蝕法，選擇性去除MoAlB中的Al層，得到具有Cl/O混合表面端基的層狀MoB；隨后，引入無水氯化鋰-二甲基亞砜(LiCl–DMSO)插層策略，利用Li+–DMSO溶劑化配合物擴(kuò)大層間距，并結(jié)合溫和超聲處理，實(shí)現(xiàn)了少層剝離MoB(d-MoB)納米片的制備。所得MoB納米片物相純度高、表面氧化程度低，平均厚度約3 nm，橫向尺寸約300 nm，提升了有效可接觸表面積。結(jié)合實(shí)驗(yàn)表征與理論計(jì)算，科研人員進(jìn)一步闡明了溶劑輔助插層作用機(jī)制：與水合Li+相比，Li+–DMSO配合物具有更強(qiáng)的進(jìn)入MoB層間并促進(jìn)結(jié)構(gòu)膨脹的能力。密度泛函理論計(jì)算表明，Li+–DMSO在MoB表面可實(shí)現(xiàn)良好吸附并產(chǎn)生電子局域效應(yīng)；不同溶劑的對(duì)照插層實(shí)驗(yàn)也證實(shí)，Li+的溶劑化與配位環(huán)境對(duì)層間膨脹和剝離效率具有重要影響。
 

　　得益于少層結(jié)構(gòu)、更多暴露的活性表面和縮短的離子傳輸路徑，d-MoB納米片展現(xiàn)出增強(qiáng)的電化學(xué)性能?；谠摬牧现苽涞钠矫娌嬷肝⑿统?jí)電容器，面積比電容為102.4 mF cm−2，面積能量密度為4 μWh cm−2，并可在低至−30 °C的條件下穩(wěn)定工作。此外，團(tuán)隊(duì)還將微型超級(jí)電容器與無線充電線圈、d-MoB基壓力傳感器集成，構(gòu)建了柔性無線充電—儲(chǔ)能—傳感微系統(tǒng)，展示了d-MoB在微型儲(chǔ)能和柔性電子領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。
 

　　相關(guān)研究成果以“Solvent-Assisted Delamination of Boridene toward High-Performance Micro-Supercapacitors and Integrated Microsystems”為題，于近日發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》(Journal of the American Chemical Society)上。該成果的共同第一作者是508組博士研究生Tasmia Azam、博士后Pratteek Das和博士研究生任志浩。上述工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、“一帶一路”國(guó)際科學(xué)組織聯(lián)盟(ANSO)、我所創(chuàng)新基金等項(xiàng)目的資助。(文/圖 Tasmia Azam、Pratteek Das、任志浩)
 

　　引用：我所實(shí)現(xiàn)二維硼化物可控制備及微型儲(chǔ)能應(yīng)用 中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所 【引用時(shí)間：2026年8月19日】