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    MXene二維層狀贗電容超級電容器材料的新成員

    發布者:system發表時間:2018-07-18

    超級電容器由于具有比電池更高的功率密度,比傳統平板電容器更高的能量密度,被認為是下一代能源存儲設備。在眾多的電極材料中,二維固體材料由于具有大的電化學活性表面,一直是產業界和學界的研究熱點。盡管石墨烯是常見的二維層狀材料,但本征無缺陷的石墨烯的主要容量來自于雙電層電容(electrical double-layer capacitance,EDLC),若不引入氧化還原反應即贗電容(pseudocapacitance),石墨烯的電化學性能受到大大限制。而在贗電容材料如MnO2,Co3O4等,雖然具有比較高的能量密度,但循環壽命短。

    最近幾年,MXene作為二維固體材料的新成員,由于具有優異的物理和化學性能,引起了研究者們的廣泛關注,其作為電極材料也顯示出了優異的電化學儲能性能和電子導電性。MXene是指一類Mn+1XnTx復合材料,其中M是前過渡金屬,X可以是碳或者氮,n=1,2,3,Tx則代表表面官能團(-O,-OH,或-F),通過腐蝕MAX相材料中的A制得,形成穩定的MX層,并在表面吸附F-/OH-。研究表明,MXene的電化學儲能性能受表面官能團的影響很大。表面吸附的F-/OH-等基團,一方面,不利于電解質離子在層間的快速遷移,另一方面,影響活性位點過渡金屬M在MXene層中的氧化還原反應。因此,表面吸附的F-/OH-等基團是影響MXene材料作為超級電容器電極材料性能的主要原因之一。


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