将电池和超级电容器的优点集中于单个器件是一项重大挑战。从设计的角度看，电极材料在其中起着至关重要的作用。欲获得兼具高倍率、高容量和高稳定性的电极材料，其难点在于将高密度的活性位点引入到具有卓越传输动力学的稳定材料中。鉴于此，2024年9月13日，扬州大学碳中和技术研究院丁建宁教授、徐江等在国际知名期刊《Advanced Functional Materials》（SCI, IF:18.5）上发表题为“Nucleophilic Substitution Enables MXene Maximum Capacitance and Improved Stability”的文章。该文章提出在适当亲电试剂（K⁺）存在下，通过引入氢氧根离子对卤素官能团的亲核取代以及羟基官能团原位氧化的共同作用，合成了一种几乎全氧官能化的二维导电过渡金属碳化物（Ti₃C₂O_y）。Ti₃C₂O_y中超高密度的Ti-O/Ti=O活性位点使所制备的电极在酸性电解液中展现了极高的质量比电容和体积比电容（0.85V 电位窗口下分别为1,082 F g⁻¹和3,182 F cm⁻³，接近很多过渡金属氧化物的理论电容量），将其与氢化普鲁士蓝（正极）构成的器件能量密度可与铅酸电池相当，并可在-70至60°C宽温区内实现超长寿命循环（5万次充放循环0衰减）及快速充放电（＜1min）。此外，Ti₃C₂O_y的高功函数以及费米能级附近的高电子态密度，使得所合成Ti₃C₂O_y兼具优异的抗氧化性及高电导率。

扬州大学为该论文的第一单位，扬州大学特聘教授徐江老师为第一作者，扬州大学丁建宁教授、悉尼科技大学汪国秀教授，美国宾夕法尼亚州立大学Shanhai Ge博士为共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金（22005124）和江苏省科技创新专项资金（BE2022610）的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202408892