维度网从中国天津大学获悉，该校化工学院Nanoyang团队与四川大学、法国图卢兹大学的科研人员合作，在新型二维过渡金属碳化物(MXene)的绿色制备研究上取得重大突破，获得一种少层、表面荷正电的MXene材料体系。该进展为二维明星材料MXene的绿色、规模化应用提供了变革性新范式，相关研究成果发表在国际期刊《自然·合成》上。

少层荷正电MXene的制备过程示意图据了解，MXene材料是一类新颖的二维片状材料，导电性能极好，表面性质丰富，结构易于灵活调控。因此，它在电化学储能、电磁屏蔽和催化等领域应用前景非常广阔。

然而，制造MXene的过程却“繁琐”和“不环保”。当前少层MXene材料的制备仍普遍依赖复杂的多步工艺流程，且涉及含氟、有毒试剂，不仅成本高，还存在环境污染风险。同时，用传统方法制备的MXene材料表面带负电荷，限制了它在很多应用场合的效果和稳定性，成为大规模应用的障碍。所以，科学家们一直在寻找更绿色、更高效、更直接的制备方法，特别是希望实现少层、荷电特性可控MXene材料的快速制备。

针对这一挑战，研究团队开创性地提出了一种基于深共晶溶剂(DES)的单步制备策略。该溶剂由水合氯化钴和氯化胆碱组成，成本低、可生物降解、对环境友好。

通过该策略，实现了从MAX相到少层、荷正电MXene材料的直接转化。“不仅大大简化了制备过程，实现了一步法直接制备，更重要的是首次实现了荷正电MXene的可控制备。”论文通讯作者、天津大学化工学院教授杨全红介绍，该策略在一个步骤里就可以完成过去需要多步才能完成的选择性刻蚀、高效剥离与表面官能化过程。

在实际应用中，荷正电MXene材料展现出极强的潜力。在储能方面，该材料展现出出色的储锂能力。把该材料用作锌碘电池的正极催化剂时，它表面带的正电荷能有效“抓住”会降低电池性能的副产物，从而实现催化转化，让电池的循环寿命大大延长。“这意味着它有可能成为下一代储能技术的重要突破。”杨全红认为。