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中科院宁波材料所成功试验获得铝-碳(Al-C)结构单元，这是世界上首次获得单一物相锆(Zr)系二维层状过渡金属纳米片(MXene)材料。相关研究成果日前发表于德国《应用化学》(《Angewandte Chemie-International Edition》)杂志。
宁波材料所科研人员采用原位反应放电等离子烧结法，经选择性蚀刻法，剥离键合较弱、易于水解的铝-碳(Al-C)结构单元。
据悉，该材料具有高比表面积、良好的导电和亲水性、高弹性模量及高载流子迁移率，在导电材料、功能增强复合材料、储能(如锂离子电池和超级电容器)材料方面有良好应用前景。
二维层状过渡金属碳化物纳米片(MXenes)材料是近年来发现的一类新型二维材料。如何抢先合成出具有丰富d电子结构的过渡金属碳化物材料已成为全世界关注的焦点。该所研究人员摒弃传统方法，通过创新设计，克服亚层间界面难调控的问题，首次获得铪(Hf)系二维MXene材料。该材料在锂电池和钠电池测试中电流密度为200 mA/g，循环200次后体积比容量高，有望应用于空间飞行器、移动装备等小型化供能系统。
同时，该所科研人员与香港城市大学支春义教授合作，获得了量子点结构的碳化钛(Ti3C2)型MXene材料。该量子点材料具有很好的荧光特性和生物相容性，有望在无稀土发光显示材料和生物标记及光热治疗等领域得到广泛应用。
专家表示，目前国际上MXene材料研究方兴未艾，正逐步成为继石墨烯、二硫化钼、黑鳞等二维材料之后新的研究热点。中国科学家在Zr系和Hf系对应MXene材料合成上的突破将有力扩展人们对于二维材料认识的视野，也对于纳米能源器件和光电器件研究提供全新的素材。
