在各种2D纳米材料中，具有最简单化学组成的单质2D材料，由于其非凡的特性成为2D材料家族中的重要组成部分。碘，作为一种典型的层状分子晶体，相邻的层通过沿a轴的弱范德华层间相互作用堆叠在一起，这种层与层之间弱的范德华力提供了将块体碘分离为少层碘纳米片的机会。然而，要实现2D结构的碘，不仅需要分离弱的层间范德华相互作用力，同时还要保留单层碘平面内较弱的分子内卤键，使得碘纳米片制备过程中面临着严峻挑战。因此，到目前为止，尚未有关于原子级厚度的碘纳米片合成的报道。
研究发现，去离子水不仅表面能高，可达40.9 dynes cm-1，而且碘在其中的溶解度相对较低(0.34 mg mL-1)，因此选择去离子水作为剥离碘的最佳溶剂。通过超声液相剥离和分级离心策略，我们的团队首次成功制备出一种新型的基于碘元素的单质二维（2D）材料。作为可充电钠离子电池的正极时，由于其独特的2D结构和显著增强的赝电容行为，在10 A g−1的高倍率下比容量高达109.5 mA h g−1，表现出优异的倍率性能。第一性原理计算结果表明，碘烯独特的2D结构具有沿垂直方向较小的Na+扩散能垒，因此，体相碘电极材料中沿着层间传统的Na+扩散方式转化为碘烯沿着垂直方向通道更快的Na+扩散行为，这是碘烯实现高倍率性能的主要原因。碘烯的成功制备和深入的结构研究，不仅为2D材料家族增加了新成员，也为基于碘的新科学技术的发展奠定了基础。
Mengmeng Qian, Zhongfei Xu, Zhongchang Wang, Bin Wei, Hua Wang*, Shuxian Hu, Li-Min Liu*, Lin Guo*. Realizing Few-Layer Iodinene for High-Rate Sodium-Ion Batteries. Adv.Mater. 2020, 32, 2004835
https://doi.org/10.1002/adma.202004835
