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 近期，中國科學院合肥物質科學研究院固體物理研究所功能材料研究室研究員朱雪斌課題組在強磁場下二維材料合成制備方面取得新進展，采用強磁場水熱法合成了1T-MoS2和Ti3C2 MXene異質結構，相關工作以2D/2D 1T-MoS2/Ti3C2 MXene Heterostructure with Excellent Supercapacitor Performance為題發表在《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）雜志上。

二維材料如過渡金屬二硫化合物、MXene等由于具有豐富的物理和化學性能，使其在諸多領域如電化學領域有著潛在的應用前景。在前期工作中，針對1T相MoS2熱力學亞穩態及無法長期穩定保存的難題，課題組采用強磁場水熱法獲得了高度穩定、純1T相的MoS2 (ACS Nano 2019, 13, 1694-1702)，并研究了導電性、層間距等對MoS2作為超級電容器電極材料的影響 ；成功獲得了V4C3及Ti3C2 MXene并開展了這兩種材料作為超級電容器電極方面的研究。在此工作基礎上，課題組開展了強磁場下過渡金屬二硫化合物1T-MoS2和MXene異質結構方面的相關研究。

研究結果表明，采用強磁場水熱法(Magneto-hydrothermal Synthesis)可以成功合成制備出高度穩定的1T-MoS2/Ti3C2 MXene 異質結構；由于Ti3C2 MXene 高導電性從而實現了該異質結構的快速充放電特性、由于1T-MoS2高的比電容從而實現了該異質結構的高比電容特性；更為重要的是，由于協同效應，該異質結構實現了1+1>2的比電容值，其原因在于異質結構提供了額外的空間可通過雙電層電容機理存儲額外的電荷所致。該結果為制備基于二維材料異質結構并研究其協同效應提供了重要參考。

上述研究得到國家重點研發計劃、中科院合肥研究院十三五重點規劃、國家自然科學基金等的支持。

圖1. MoS2/Ti3C2 MXene異質結構制備示意圖。

圖2. MoS2/Ti3C2 MXene異質結構的電荷存儲(上圖)及快速充放電(下圖)示意圖

圖3.  MoS2/Ti3C2 MXene不同狀態下驅動電子器件的實物圖。