本网讯（李治家）近日，学院朱文均教师团队在国际知名学术期刊《Rare Metals》（中科院1区top，IF=12.1, CiteScore：15.3）上发表了题为“MOF/MXene Composites for Advanced Electrochemical Energy Storage:Transitioning from Laboratory Research to Practical Application”（MOF/MXene复合材料用于先进电化学储能：从实验室研究向实际应用的过渡）的综述文章。该论文系统阐述了MOF/MXene复合材料的结构优势、合成策略、储能应用与工业化前景，为该类材料从实验室研究走向商业化应用提供了理论指导与技术参考。

本综述首先系统梳理了MOF/MXene复合材料的5种典型结构构型，定量分析了复合后MXene层间距与MOF孔隙率的演化规律，阐明了复合材料协同优势的核心来源与双通道传输机制；随后将该材料的先进合成策略按两相保留行为分为三大类，深度对比了各策略在界面键合调控、结构可控性与规模化制造中的优势与局限；在此基础上，全面评估了MOF/MXene复合材料在超级电容器与各类可充电电池中的应用进展，阐明了不同体系的电化学增强机理；更关键的是，首次对该复合材料的规模化制备、全生命周期环境影响与技术经济可行性开展了系统性分析；最后客观剖析了制约其工业化的核心技术瓶颈，结合密度泛函理论（DFT）计算与先进原位表征技术，提出了下一代 MOF/MXene 复合材料的创新设计原则与发展技术路线图。

图文解析

图 1 (A)MOF与MXene材料的元素组成；(B)MOF/MXene相关关键词的VOS viewer聚类图；(C)近10年MOF/MXene复合材料相关文献发表数量趋势；(D)本综述核心内容框架概览

图1系统呈现MOF/MXene复合材料的研究背景与本综述的核心框架。从元素组成来看，MOF由金属节点与有机配体通过配位自组装形成，MXene则以M(n+1)XnTx为通式，具有丰富的可调变过渡金属元素与表面端基，二者的结构特征为复合后的性能协同奠定了基础。关键词聚类分析与近10年发文量趋势表明，MOF/MXene复合材料的研究热度持续攀升，应用领域已从电化学储能拓展至催化、电磁屏蔽、化学传感等多个方向，印证了该体系的重要研究价值。而本综述则聚焦于现有研究的核心空白，围绕界面电子调控机制、合成策略、储能应用、技术经济可行性与未来发展方向展开系统性阐述，形成了完整的研究闭环，为该领域的发展提供了全面的参考。

图 2 MOF/MXene材料的结构特征 (A)层状复合结构；(B)三维互联网络结构；(C)核壳结构；(D)分散嵌入结构；(E)纳米级杂化结构；(F-H)MOF、MXene与MOF/MXene复合材料的性能特征对比

图2清晰展示了MOF/MXene复合材料的5种典型结构构型，揭示了不同结构的设计逻辑与性能优势。层状复合结构中，MOF的插层可将Ti₃C₂T_x的本征层间距从0.98 nm拓展至1.2-2.5 nm，降低30-50%的离子扩散势垒；三维互联网络结构则结合MOF的高比表面积与MXene的高导电性，实现了质量传输与电子迁移的同步增强；核壳结构可强化界面键合、保护活性内核，实现结构稳定性与表面反应性的协同优化；分散嵌入与纳米级杂化结构则可充分暴露活性位点，缩短电子转移路径，实现复合材料电化学性能的最大化。而F-H的性能对比则直观表明，MOF/MXene复合材料完美融合了两种单组分材料的优势，突破了单一材料的性能瓶颈，在导电性、孔隙率、结构稳定性等方面实现了全面优化，为先进电化学储能器件提供了理想的电极材料选择。

图 3 MOF/MXene复合材料的挑战与展望

图3系统总结MOF/MXene复合材料当前面临的核心挑战与未来发展前景。当前该领域仍面临四大核心瓶颈：一是对异质界面电荷转移与调控机制的基础理解不足，限制了材料的可预测性设计；二是传统MXene合成依赖危险的HF基刻蚀剂，存在严重的操作与环境风险，复杂的合成工艺与高昂的原材料成本也阻碍了规模化制造；三是材料体系选择高度局限于ZIF系列MOF与Ti3C2T_xMXene，严重限制了组分多样性与电化学性能优化空间；四是缺乏系统性的技术经济分析，难以对工业化可行性进行科学评估。而未来该材料体系也具备广阔的发展空间，通过拓展MOF与MXene的组分选择、结合AI与DFT理论计算指导材料设计、开发绿色可规模化的合成工艺，可进一步推动其在电化学储能及更多交叉领域的应用，最终实现从实验室研究向商业化应用的跨越。

全文小结

1.MOF/MXene 复合材料通过MOF与MXene的优势互补，突破了单组分材料的固有性能瓶颈，具备界面电子结构可调控、活性位点丰富、离子/电子传输动力学优异、结构稳定性强等核心优势，是先进电化学储能领域极具潜力的电极材料。

2.复合材料的电化学性能由界面键合强度、MXene层间距调控效果与MOF孔隙率保留率共同决定，建立的“结构-传输-性能”构效关系，为高性能MOF/MXene复合电极的理性设计提供了核心准则。

3.三大类合成策略各有优劣，室温扩散、互扩散反应等低温合成路线可有效抑制MXene氧化，而连续流合成等工艺则是实现规模化制备的核心发展方向。

4.MOF/MXene复合材料在超级电容器、锂离子电池、锂硫电池、锌离子电池等各类储能体系中均展现出优异的性能，实验室规模性能已超越多数传统电极材料，具备巨大的实际应用潜力。

5.制约该材料工业化的核心瓶颈在于界面机制理解不足、规模化制备工艺不成熟、技术经济与全生命周期环境影响评估缺失，未来需从材料体系多元化、基础机制多尺度解析、合成工艺绿色低成本化、跨学科应用场景拓展四个方向实现突破。

（责任编辑：李治家 / 审稿：彭恩仁、王兴国）