近日，郑州大学许群教授课题组以2Damorphous-MoO3-x@Ti3C2-MXenenon-van der Waals heterostructures as anode materials for lithium-ion batteries为题在国际顶尖期刊Nano Energy上发表关于基于二维非范德华异质结在锂离子电池负极材料上应用的研究论文。郑州大学为第一通讯作者单位，郑州大学博士研究生闫鹏飞和硕士研究生冀亮为文章的共同第一作者，许群教授、崔鑫炜教授以及生物医用材料改性国家地方联合实验室的张海军教授为共同通讯作者。该研究得到了郑州大学青年拔尖人才项目及国家自然科学基金的资助。
过渡金属氧化物的非晶结构相比于其晶态具有更高的理论储锂容量，更低的充放电电位，在锂离子电池负极材料中具有良好的应用前景。然而，体相非晶材料的电子导电性较差，且锂离子在体相非晶材料内部缺乏有效的二维扩散通道，因而离子导电性也有待提高。虽然通过其与二维导电基底的复合可以在一定程度上解决上述难题，但是二者之间的结合多为范德华键合，作用较弱，异质结材料整体导电性和稳定性不佳。
针对这一问题，许群教授团队提出了利用MXene表面氧基团，原位合成非晶MoO3-x纳米片，构筑通过Ti-O-Mo共价键结合而成二维非范德华异质结材料（aMoO3-x@MXene）的解决方案，实现了优异的储锂容量、倍率性能以及循环特性。理论研究解释了二维aMoO3-x@MXene非范德华异质结可以提高材料稳定性、电子导电性和离子导电性的微观原因。该研究不仅展示出了过渡金属氧化物非晶材料在锂离子电池负极上的应用前景，为一般非晶材料的储锂机制和结构优化提供了理论指导，同时也给二维异质结结构的设计提供了新的思路，为其在储能、催化、传感器等更广泛领域的应用奠定了理论基础。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106139