《Advanced Composites and Hybrid Materials》：Au quantum-dots induced electron-deficient pouch in Au-Ti polarized hosting interface for high-capacity lithium-ion batteries
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为解决锂离子电池阳极材料容量和倍率性能不足的问题，研究人员通过界面配位和结构调制，合成了新型Au-Ti3C2Tx-C (Au-TC)杂化纳米复合阳极。研究表明，金量子点(Au QDs)驱动的极化宿主界面(PHI)能诱导电子缺陷袋，显著增强Li+吸附，同时产生晶格缺陷促进Li+嵌入。该阳极材料展现出465 mAh g?1的高容量、优异的循环稳定性及快速的锂离子扩散能力，为下一代高容量、快充锂离子电池提供了有前景的阳极材料。
随着电动汽车和便携式电子设备的飞速发展，人们对储能系统，尤其是锂离子电池的性能提出了越来越高的要求。更高的能量密度、更快的充电速度以及更长的循环寿命，成为下一代电池技术追求的“圣杯”。然而，作为电池核心组件之一的负极（或称阳极）材料，其性能提升却面临着瓶颈。传统的石墨负极理论容量有限，难以满足未来需求；而一些高容量的替代材料，如硅、锡等，又在充放电过程中伴随着巨大的体积膨胀，导致电极粉化、容量迅速衰减。因此，开发兼具高容量、高稳定性和优异倍率性能的新型负极材料，成为电池研究领域一个激动人心而又充满挑战的方向。
在这一背景下，二维材料家族中的明星成员——MXene，以其独特的层状结构、优异的导电性和丰富的表面化学性质，吸引了研究人员的广泛关注。Ti3C2Tx（Tx代表表面终止基团，如-O, -OH, -F）是MXene的典型代表，被认为是一种有潜力的负极材料。但纯的Ti3C2Tx在实际应用中仍存在比容量不够高、层间易重新堆叠等问题。如何通过巧妙的材料设计，进一步“激活”MXene的储锂潜力，是研究人员需要攻克的难题。发表在《Advanced Composites and Hybrid Materials》上的这项研究，为我们展示了一种精巧的解决方案：将微小的金量子点（Au QDs）锚定在Ti3C2Tx上，构建一种独特的极化宿主界面（Polarized Hosting Interface， PHI），从而在原子尺度上调控材料的电子结构和缺陷工程，最终实现了负极性能的飞跃。
为了开展这项研究，研究人员主要运用了以下几个关键技术方法：首先，通过界面配位和结构调制策略，合成了Au-Ti3C2Tx-C (Au-TC)杂化纳米复合材料，其中金量子点通过静电力选择性地锚定在Ti32C2TxMXene上。其次，结合实验表征和密度泛函理论（Density Functional Theory， DFT）计算，深入探究了材料界面处的电荷转移、电子结构变化及其对锂离子吸附行为的影响。最后，通过系统的电化学测试，评估了材料的比容量、循环稳定性、库仑效率、电荷转移电阻和锂离子扩散系数等关键性能指标。
研究结果部分揭示了该材料性能提升的微观机制与宏观表现：
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极化宿主界面（PHI）的形成与电子缺陷袋：研究指出，金量子点因其有效的功函数（?eff），驱动电子从Au向Ti3C2Tx转移，从而在界面处形成了极化的宿主界面。这一过程导致了界面电荷的重新分布、晶格畸变，并稳定了纳米尺度的电子缺陷袋。DFT计算证实，这些电子缺陷袋能显著增强对Li+的吸附能力，在锂离子嵌入过程中充当高效的宿主位点。
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晶格畸变与缺陷工程：金量子点的引入还诱导了Ti3C2Tx的晶格发生畸变，产生了包括孪晶界和连接点在内的多种缺陷。这些缺陷为锂离子的嵌入和传输提供了更多的通道和活性位点，进一步促进了锂离子的快速嵌入过程。
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卓越的电化学性能：长循环测试表明，Au-TC负极材料在0.1 A g?1的电流密度下，比容量达到465 mAh g?1，相比Ti3C2Tx-C和纯碳材料，容量分别高出20.9%和113.6%，并展现出优异的循环稳定性，其初始库仑效率为73%。此外，该负极表现出低至24 Ω的电荷转移电阻，以及高达4.72 × 10?11cm2/s的优异锂离子扩散系数。
综上所述，本研究通过构建Au-Ti3C2Tx极化界面，创新性地利用金量子点诱导产生电子缺陷袋和晶格缺陷，从本质上优化了材料的储锂机制。研究结论强调，这种Au-TC杂化纳米复合材料不仅实现了高比容量，还兼具快速的电荷转移动力学和离子扩散能力。其重要意义在于，该工作为设计下一代高容量、快充型锂离子电池的负极材料提供了一种全新的界面工程与缺陷调控思路。通过原子尺度的精准设计来“定制”材料的电子和结构特性，从而解锁其卓越的电化学性能，这一策略对于推动高性能储能材料的发展具有重要的启示作用。
