第一个MXene家族成员于2011年通过HF蚀刻的化学方法从前驱体Ti₃AlC₂得到,作为新型二维材料一经问世便在能源转换与储存领域引起了广泛的关注。Ti₃C₂MXene作为目前最热门的二维材料之一,由于其独特的微观结构与物理化学性质在锂离子负极材料领域表现出了广阔的应用前景,目前开发更具潜力的新型MXenes基纳米复合材料应用于锂离子电池负极来满足不断增长的社会需求仍是首要工作。本课题首先制备了片层厚度为30.2 nm的纳米花状镍钴双金属氢氧化物,层间距为4.6?的β-phase为主要相,层间距8.1?的α-phase为次要相,较低的电导率与脆弱的结构使其作为负极材料倍率与循环性能十分不理想。随后通过离子浓度控制法制备了纯α-phase与纯β-phase NiCo-LDH,层间距大的α-phase有更好的电导率,更有利于缓解锂离子插入、脱插过程的体积膨胀。接着通过HCl+LiF的蚀刻剥离方法,制备了单层、少层Ti₃C₂ MXene纳米片,利用静电吸引诱导Ni²⁺,Co²⁺离子在其表面反应,得到生长在Ti₃C₂ MXene表面的镍钴双金属氢氧化物纳米杂化材料:NiCo-LDH/Ti₃C₂。这种限制反应的策略有效减小NiCo-LDH的片层厚度,得到厚度为5μm的超薄、卷曲、褶皱状的NiCo-LDH。高导电MXene的引入可以抑制NiCo-LDH的结构退化得到纯α-phase,同时NiCo-LDH的存在也阻止了MXene片层的堆叠,进一步提升离子的扩散与电荷的传输效率。XPS显示NiCo-LDH通过Ti-O、O-C=O强相互作用力锚定在Ti₃C₂ MXene表面。作为锂离子电池负极展现出了卓越的充放电倍率性能(在0.1 A g^-1的电流密度下,比容量为1076.7 mAh g^-1,在10 A g^-1的电流密度下比容量为370.6 mAh g^-1)和优秀的充放电循环寿命(在5 A g^-1的电流密度下循环800圈无衰减),并探究了循环后电极片形貌及其电化学行为。最后通过一系列密度泛函理论计算更深入地分析锂离子的插入-脱插过程,证明Ti₃C₂ MXene的引入有利于促进NiCo-LDH/Ti₃C₂负极材料的速率性能并提高稳定性。结合理论计算和实验结果,在高电流密度下的优异性能表明NiCo-LDH/Ti₃C₂在锂离子负极材料领域具有广阔的应用前景。