【科研进展】生仪学院叶学松教授、梁波副研究员课题组屠婷婷博士在《ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS》上发表论文

浙江大学叶学松教授、梁波副研究员课题组屠婷婷博士在ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS (IF:18.808)上发表了题为”Controllable Patterning of Porous MXene (Ti3C2) by Metal-Assisted Electro-Gelation Method”（DOI：10.1002/adfm.202101374）的研究论文。

该论文主要研究内容如下：

自2011年被发现以来，过渡金属碳化物或氮化物（MXenes）由于其独特的性质而引起了极大的关注。现有的凝胶化策略可将2D MXene片层组装成具备3D结构的多孔MXene，使MXene在多种领域具备更佳的性能表现。尽管如此，针对多孔MXene的图案化凝胶策略仍需进一步探讨，使其可与多功能多通道的电子器件集成制备过程兼容。因此，该文章提出一种金属辅助的电凝胶化方法，以实现多孔MXene水凝胶的定向可控修饰。

图1 金属辅助电凝胶化方法示意图及制备的不同形态的MXene水凝胶

论文要点：

（1）利用牺牲金属的电化学氧化过程，其释放的金属阳离子在电极附近引发MXene的凝胶化，实现MXene水凝胶的定向修饰。在此过程中，金属阳离子削减了MXene片层间的静电斥力，从而在电极表面构建出具备多孔结构的MXene。此方法可以通过控制电化学过程中的电场与氧化时间对所形成的MXene水凝胶进行精度的调控，文中最低可以达到微米级的空间分辨率，因而可以实现绝大多数电子器件的制备要求。

图2 电凝胶化修饰的过程机制与原理探究

（2）论文着重探究了基于电凝胶方法的多孔MXene在储能与生化传感领域的应用前景。其中所制备的超级电容（33.3 mF cm^-2）和生化传感器（H₂O₂的灵敏度：165.6 µA mm^-1 cm^-2；DA的灵敏度：212 nA µm^-1 cm^-2）都展现出了良好的测试效果，证明了多孔MXene在人体健康监测领域的远大前景，也表明了该种金属辅助手段下的电凝胶化方法将成为赋能MXene类电子器件高级制备的先进技术。

图3 电凝胶化修饰MXene水凝胶在储能与生化传感领域的应用探究

参考文献：

Tu, T. T., et al., Controllable Patterning of Porous MXene (Ti3C2) by Metal-Assisted Electro-Gelation Method. Adv. Funct. Mater. 2021, 2101374.

https://doi.org/10.1002/adfm.202101374