锌金属基电池（ZMB）因其高性价比和安全特性而被广泛认为是一种前景广阔的储能设备，但不均匀的 Zn²⁺ 沉积会促进枝晶的快速生长。因此，构建稳定的Zn²⁺通量环境对于提高锌金属阳极的稳定性至关重要。

近日，庞欢教授、香港理工大学Zhao Jingxin教授、电子科技大学刘兴泉教授团队合作介绍了一种新颖的功函数化学策略，通过在商用玻璃纤维（GF）隔膜上包裹一系列氮化物（WN_0.67、VN、Mo₂N 和 NbN）来改善 Zn²⁺ 通量和传输动力学。密度泛函理论和实验评估显示，功函数较低的氮化物在重建 Zn²⁺ 通量和自发排斥有害 SO₄^2- 方面表现出更强的能力。此外，NbN@GF 隔膜还能抑制副反应，促进 (002) 晶面的优先取向，从而实现金属锌在水平方向上的无枝晶生长，并使锌的可逆循环达到约 3,000 小时。作为概念验证，锌全电池与 Mn-MIL-100 衍生的 Mn₃O₄@C 多面体和 NbN@GF 隔膜相结合，在 4,000 次循环后实现了 85.3% 的超常容量保持率。多功能 NbN 改性隔膜的设计和所提出的功函数化学策略为研究电池隔膜提供了实用的通用性。该成果以《Redistributing Zinc‐ion Flux by Work Function Chemistry toward Stabilized and Durable Zn Metal Batteries》为题发表在国际顶级期刊《Energy & Environmental Science》。

文章信息：Qiang Hu, Jisong Hu, Fei Ma, Yunbo Liu, Lincai Xu, Lei Li, Xingquan Liu,* Jingxin Zhao,* and Huan Pang*. Redistributing Zinc‐ion Flux by Work Function Chemistry toward Stabilized and Durable Zn Metal Batteries.

论文链接：https://doi.org/10.1039/D3EE04304E

MXene由于其独特的属性，包括导电性、柔性结构、亲水性和机械稳定性，在各个研究领域引起了相当大的兴趣。构建基于MXene和其他二维纳米材料的异质结构(2D-2D MXene异质结构)具有显著的优势。鉴于协同效应，2D-2D MXene异质结构的设计和应用已成为研究的重要焦点，在光催化、传感和电化学储能等领域显示出潜力。

庞欢教授、南京信息工程大学张一洲教授团队合作介绍了一种新的方法来合成具有夹层和交联网络结构的二维(2D) MXene异质结构。该方法解决了二维纳米材料中不可避免的聚集引起的活性降解的常见问题。利用MXene独特的表面特性，我们成功地在MXene衬底上诱导了各种二维纳米材料的生长。这种策略有效地减轻了自堆积缺陷，增加了表面暴露面积。特别是，获得的2D-2D MXene@NiCo层状双氢氧化物(MH-NiCo)异质结构具有增强的结构稳定性，改善的化学可逆性和更高的电荷转移效率。水系碱性MH-Ni₄Co₁//Zn@CC电池表现出优异的性能，其比容量为0.61 mAh cm⁻²，在2300次循环后保持96.6%的电容。此外，该电池还实现了1.047 mWh cm⁻²的能量密度和32.899 mW cm⁻²的功率密度。这项研究不仅为能源相关纳米材料的新设计范式铺平了道路，而且为2D-2D异质结构在先进电化学器件中的应用和优化提供了宝贵的见解。该成果以《MXene-mediated Interfacial Growth of 2D-2D Heterostructured Nanomaterials as Cathodes for Zn-based Aqueous Batteries》为题发表在国际顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》，第一作者为博士研究生张光勋和硕士研究生杨慧。

文章信息：GuangXun Zhang, Hui Yang, HuiJie Zhou, TianYu Huang, YiFei Yang, GuoYin Zhu, YiZhou Zhang,* Huan Pang*. MXene-mediated Interfacial Growth of 2D-2D Heterostructured Nanomaterials as Cathodes for Zn-based Aqueous Batteries.

论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202401903