La regulación de la química interfacial a nivel molecular de MXene permite el almacenamiento de energía más allá del límite teórico

El MXene Ti3C2Tx a menudo sufre comportamientos de almacenamiento de litio deficientes debido a sus terminaciones OH electroquímicamente desfavorables. En este trabajo, proponemos la regulación de la química interfacial a nivel molecular del MXene Ti3C2Tx con ácido fítico (PA) para activar directamente sus terminaciones OH. A través de la construcción de enlaces de hidrógeno (H-bonds) entre los átomos de oxígeno de PA y las terminaciones OH en la superficie de Ti3C2Tx, se ha regulado efectivamente la distribución de carga interfacial de Ti3C2Tx, lo que permite suficientes sitios de almacenamiento de iones y acelera la cinética de transporte de iones para un almacenamiento de energía de alto rendimiento. Los resultados muestran que los iones de Li se enlazan preferentemente a los aceptores de H-bond (átomos de oxígeno de PA), y la flexibilidad de los H-bonds hace que sus interacciones con los iones de Li adsorbidos sean químicamente "ajustables", aliviando así los cambios geométricos localizados indeseables de las terminaciones OH. Mientras tanto, los dipolos microscópicos inducidos por H-bonds pueden actuar como bombas direccionales de iones de Li para acelerar la cinética de difusión de iones con una barrera energética más baja. Como resultado, el Ti3C2Tx/PA diseñado logra una mejora de capacidad de 2.4 veces en comparación con el Ti3C2Tx virgen (incluso más allá de la capacidad teórica), una superior ciclicidad a largo plazo (220.0 mAh g–1 después de 2000 ciclos a 2.0 A g–1) y una amplia adaptabilidad a la temperatura (−20 a 50 °C). Este trabajo ofrece una estrategia prometedora de ingeniería de interfaces para regular microentornos de las terminaciones inherentes para superar el rendimiento de almacenamiento de energía de los MXenes.