高熵MXene，憑借其多元素的構(gòu)成和獨特的物理化學(xué)性質(zhì)，在能源存儲領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。然而，由于其前驅(qū)體高熵MAX相冗長的燒結(jié)時間以及燒結(jié)過程中可能存在的相分離現(xiàn)象，嚴(yán)重制約了其在實際應(yīng)用中的進(jìn)一步發(fā)展。 近日，北京理工大學(xué)陳娣教授、北京科技大學(xué)王榮明教授、和建剛教授、安徽師范大學(xué)方臻教授以及中國人民解放軍總醫(yī)院姜凱教授合作，基于放電等離子燒結(jié)技術(shù)，實現(xiàn)了高熵MAX相的在15分鐘內(nèi)的快速合成。該工作根據(jù)M位不同的元素組合精準(zhǔn)調(diào)控投料比，成功制備出一種新相(Ti0.2V0.2Cr0.2Nb0.2Mo0.2)4AlC3以及三種已經(jīng)被報道的MAX相（TiVNbMoAlC3, TiVCrMoAlC3以及(Ti0.2V0.2Cr0.2Nb0.2Ta0.2)4AlC3），并基于理論計算闡明了在多組分體系中其相較于其他競爭相的熱力學(xué)優(yōu)勢。
同時，作者發(fā)現(xiàn)M位的原子的數(shù)量和種類將顯著影響MX層的堆垛方式。在本工作中，M位五種金屬高熵MAX相的MX層展現(xiàn)出ABAB的堆垛方式，而四金屬MAX相的堆垛序列則是ABCA。在經(jīng)過A層的選擇性刻蝕后，它們相應(yīng)MXene的MX層都變成了ABCA的堆垛。這種有趣的拓?fù)滢D(zhuǎn)變的發(fā)現(xiàn)，不僅豐富了我們對高熵MAX相和高熵MXene多晶現(xiàn)象的認(rèn)識，而且為這些材料的進(jìn)一步研究和應(yīng)用提供了新的視角。 當(dāng)高熵MXenes用于鋰離子電池的負(fù)極材料時，展現(xiàn)出卓越的電化學(xué)性能。同時，該類材料在鈉離子電池負(fù)極材料的應(yīng)用潛力也得到了實驗驗證。 在該工作中，陳娣教授團(tuán)隊基于放電等離子體燒結(jié)實現(xiàn)了四種高熵MAX相在15分鐘內(nèi)的超快合成，并且首次發(fā)現(xiàn)高熵MAX相的多晶現(xiàn)象。此外，研究團(tuán)隊進(jìn)一步利用這些高熵MAX相作為前驅(qū)體制備出高熵MXenes。這些高熵MXenes因其獨特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，展現(xiàn)出作為鋰離子電池和鈉離子電池電極材料的巨大潛力。該工作不僅為高熵材料的合成提供了新的思路，也為能源存儲領(lǐng)域帶來了高性能材料的新選擇。 論文信息 Ultra-rapid Synthesis of High-entropy MAX Phases and Their Derivative MXenes for Battery Electrodes Dr. Liang Zhang, Dr. Huicong Li, Dr. Xiaoyu Zhang, Dr. Chunxue Liu, Dr. Yifei Sun, Dr. Yiyuan Zhang, Prof. Zhen Fang, Prof. Jiangang He, Prof. Rongming Wang, Prof. Kai Jiang, Prof. Di Chen Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202418538 
