MXenes' tunable properties make them excellent candidates for many applications in future nanoelectronics. In this work, we explore the suitability of Sc$_2$CX (X=N$_2$, ON, O$_2$) MXenes to act as the active anode materials in Na-ion based batteries (NIBs) by means of \textsl{ab initio} simulations. After analyzing the structural and elastic properties of all the possible models to evaluate the energetically favorable N and O functionalization sites, our calculations show that both Sc$_2$CON and Sc$_2$CN$_2$ present a clear metallic character, making them potential candidates as anode materials. The investigation of the most relevant features for anode performance, such as the adsorption and diffusion of Na atoms, the intrinsic capacity, the open circuit voltage, and the storage capacity show that both systems are serious alternatives to the most common 2D materials currently employed in alkali metal batteries. In particular, Sc$_2$CN$_2$ presents a better diffusion behavior thanks to the absence of Na clustering on its surface, with optimal diffusion barriers comparable to other 2D materials such as MoN$_2$, while the values of diffusion barriers for Sc$_2$CON are at least three times smaller than those found for other anode candidates. Similarly, while the capacity of Sc$_2$CON is close to the one reported for 2D Sc$_2$C, Sc$_2$CN$_2$ possesses a power density more than twice higher than the ones of 2D materials such as Sc$_2$C, graphite, and MoS$_2$. Our results thus confirm the urge for further experimental exploration of the MXene Sc$_2$CX (X=N$_2$, ON, O$_2$) family as anode material in NIBs.
MXenes as High Capacity Electrode Materials for Metal (Li, Na, K, Ca)-ion batteries
二维（2D）材料可以具有处理离子电池中的高充电速率的优异能力，因为金属离子不需要在3D晶格结构中扩散。然而，石墨烯是最重要的2D材料，已知其不具有Li容量。本文中，通过第一原理密度泛函计算预测Li以及Na、K和Ca在Ti $_3$ C $_2$（一种代表性MXene）上的吸附。在我们的研究中，我们观察到，这些碱金属离子表现出不同的吸附能取决于覆盖。Na、K和Ca的吸附能随覆盖度的增加而降低，而Li对覆盖度的变化不敏感。所观察到的碱金属离子在Ti $_3$ C $_2$上的吸附能和覆盖率之间的关系可以用它们的有效离子半径来解释。有效离子半径越大，碱金属原子间的相互作用越大，容量和覆盖率越低。我们计算的Li、Na、K和Ca在Ti $_3$ C $_2$上的容量值分别为639.5、319.8、191.8和159.9 mAh g $^{-1}$。与目前用于锂离子电池阳极的材料相比，MXene在提高电池整体性能方面表现出很大的潜力。
One MAX phase, different MXenes: a guideline to understand the crucial role of etching conditions on Ti$_3$C$_2$T$_x$ surface chemistry
MXenes是一种新的、不断增长的二维材料家族，具有非常有前途的特性，可用于各种应用。从MAX相的蚀刻中获得，由于前体的化学丰富性，可以实现许多特性。在本文中，我们重点介绍了蚀刻剂如何控制Ti $_3$ C $_2$ T $_x$（迄今为止研究最广泛的MXene）的表面化学性质。通过结合表征工具，如X射线衍射，X射线光电子，拉曼和电子能量损失光谱，扫描和透射电子显微镜和表面敏感的电化学反应-析氢反应，HER-我们清楚地表明，（HF、LiF/HCl或FeF $_3$ /HCl）强烈改变表面端基的性质（F、OH和/或O）、氧化敏感性、分层能力、插入物质的性质、夹层、缺陷浓度和薄片尺寸。除了展示如何使用这些不同的表征工具来分析MXene之外，这项工作还强调了MXene合成路线可以影响目标应用。
Tuning the Electronic and Magnetic Properties of Double Transition Metal MCrCT$_2$ (M = Ti, Mo) Janus MXenes for Enhanced Spintronics and Nanoelectronics
Exploring a novel class of Janus MXenes by first principles calculations: structural, electronic and magnetic properties of Sc2CXT, X=O, F, OH; T=C, S, N
Theoretical prediction of MoN2 monolayer as a high capacity electrode material for metal ion batteries
近年来合成的二维（2D）材料MoN 2具有环境友好、易提纯、热稳定性高等优点，在清洁能源和可再生能源领域显示出巨大的应用潜力。本文通过第一性原理计算表明，单层MoN_2有望成为金属离子电池的高容量电极材料。首先，通过声子色散和剥离能的计算，证实了MoN 2单层膜的结构稳定性，并且在实验中可以从其体相剥离。其次，所有研究的金属原子（Li，Na和K）可以吸附在MoN 2单层，与原始和掺杂的MoN 2是金属。第三，金属原子在MoN 2上具有中等/低的迁移势垒，这确保了作为电池电极的优异循环性能。此外，计算的平均电压表明，MoN 2单层适合作为锂离子电池的阴极和钠离子和钾离子电池的阳极。最重要的是，作为锂离子电池的阴极，MoN 2具有可比的平均电压，但比通常的商业阴极材料大1-2倍的容量（432 mA h g-1）;作为钠离子电池的阳极，MoN 2的理论容量（864 mA h g-1）比典型的2D阳极材料如MoS 2和大多数MXene大2-5倍。最后，我们还提供了其他过渡金属二氮化物材料的容量估计。我们的工作表明，过渡金属二氮化物MoN 2是一种有吸引力的高存储容量的二维电极材料。
Theoretical Characterization of the Magnetic Properties of Vanadium-doped Ti2C MXenes
Departamento de Ciencias Físicas, Universidad de La Frontera（拉弗龙特拉大学物理科学系）；Universidad de La Frontera（拉弗龙特拉大学）；Facultad de Ingeniería y Arquitectura, Universidad Central de Chile（智利中央大学工程与建筑学院）；Universidad Central de Chile（智利中央大学）
Mn3O4-Graphene Hybrid as a High Capacity Anode Material for Lithium Ion Batteries
我们开发了两步溶液相反应以在还原氧化石墨烯（RGO）片上形成用于锂离子电池应用的Mn 3 O 4纳米颗粒的杂化材料。相对于溶液中的自由颗粒生长，在RGO片上选择性生长的Mn 3 O 4纳米颗粒允许电绝缘Mn 3 O 4纳米颗粒通过下面的导电石墨烯网络连接到集电器。在RGO上形成的Mn 3 O 4纳米颗粒显示出高达~ 900 mAh/g的高比容量，接近其理论容量，具有良好的倍率性能和循环稳定性，这归因于石墨烯基底与其上生长的Mn 3 O 4纳米颗粒之间的密切相互作用。Mn 3 O 4/RGO杂化材料有望成为高容量、低成本、环境友好的锂离子电池负极材料。我们的石墨烯生长方法应该为基于高绝缘材料的电池电极的设计和合成提供一种新技术。
Aluminum functionalized silicene: a potential anode material for alkali metal ion batteries
我们研究了铝功能化硅烯三层（ABC-Si $_4$ Al $_2$）作为碱金属离子电池（AMIB）负极材料的可能性。首先，我们用从头算分子动力学模拟研究了ABC-Si $_4$ Al $_2$的热力学稳定性，结果表明该材料在600 K以下保持稳定。然后，我们研究了碱金属原子（Li，Na，K）在ABC-Si $_4$ Al $_2$中的吸附性质，发现了几个具有高吸附能的吸附位点。此外，我们还用轻推弹性带方法计算了这些原子沿高对称路径的扩散性质。结果表明，与石墨中的扩散势垒一样低，特别是对于Na（0.32 eV）和K（0.22 eV），这使得这些离子容易在材料的表面上迁移。我们的研究还揭示了满载的Li $_4$ Si $_4$ Al $_2$、Na $_2$ Si $_4$ Al $_2$和K $_2$ Si $_4$ Al $_2$系统提供了0.14至0.49 V的低开路电压，以及对于Li离子电池为645 mAh/g和对于Na离子和K离子电池为322 mAh/g的大理论容量，该值接近于其它阳极材料（例如石墨、TiO $_2$和硅基系统）中的值。这些结果表明，铝官能化的少层硅烯是一种有前途的材料，AMIBs阳极，特别是钠和钾离子电池。
Mechanisms of Nanoscroll Formation and Particle Encapsulation in Janus MXenes
Institute of Sustainable and Autonomous Maritime Systems, University of Duisburg-Essen（杜伊斯堡-埃森大学可持续与自主海事系统研究所）；Department of Physics and Energy Engineering, Amirkabir University of Technology（阿米尔卡比尔理工大学物理与能源工程系）；Autonomous and Energy-efficient Maritime Technologies, Technische Universität Berlin（柏林工业大学自主与节能海事技术部门）；Institute of Fundamental Technological Research, Polish Academy of Sciences（波兰科学院基础技术研究所以）
Impact of Surface Chemistry of Silicon Nanoparticles on the Structural and Electrochemical Properties of Si/Ni3.4Sn4 Com-posite Anode for Li-Ion Batteries
Orbital-resolved superexchange and topological magnon bands in MXene Fe$_2$C
School of Science, Shenyang University of Technology（沈阳工业大学理学院）；Shenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences（中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家实验室）；College of Physics and Electronic Engineering, Chongqing Normal University（重庆师范大学物理与电子工程学院）；Suzhou Laboratory（苏州实验室）
