超级电容器由于具有比电池更高的功率密度，比传统平板电容器更高的能量密度，被认为是下一代能源存储设备。最近几年，MXene作为二维固体材料的新成员，由于具有优异的物理和化学性能，引起了研究者们的广泛关注，其作为电极材料也显示出了优异的电化学储能性能和电子导电性。Enhancing Capacitance Performance of Ti3C2Tx MXene as Electrode Materials of Supercapacitor: From Controlled Preparation to Composite Structure Construction
Xiaobei Zang, Jiali Wang, Yijiang Qin, Teng Wang, Chengpeng He, Qingguo Shao, Hongwei Zhu, Ning Cao*
Nano‑Micro Lett.(2020) 12:77
https://doi.org/10.1007/s40820-020-0415-5
1. 对传统和新颖的刻蚀方法进行了总结和比较，特别是无氟方法。对加速剥离Ti3C2Tx的方法进行分类。2. 比较了不同电解质中Ti3C2Tx的储能机理，探讨了形貌和表面官能团对储能机理的影响。3. 针对Ti3C2Tx的问题，总结并比较了从结构调节到复合结构构建的改善电容的策略。Ti3C2Tx是一种新型的二维层状材料，由于其良好的金属导电性，氧化还原反应活性表面等优点，被广泛用作超级电容器的电极材料。但是，Ti3C2Tx存在许多挑战有待解决，阻碍了其获得理想的比电容，例如钛的重新堆积，重新压碎和氧化。最近，许多增强Ti3C2Tx的电容性能策略被提出。中国石油大学(华东)曹宁副教授团队在这篇综述中，总结并比较了改善Ti3C2Tx超级电容器电极材料的比电容的最新策略，例如成膜，表面改性和复合方法。此外，为了理解这些机理，本综述分析了不同电解质中的储能性能及其影响因素。该综述有望预测超级电容器中Ti3C2Tx材料的研究方向。图1. (a)Ti3C2Tx的结构;(b)N掺杂的Ti3C2Tx；(c)Ti3C2Tx/层状金属双氢氧化物；(d)Ti3C2Tx/导电聚合物；(e)碳插层的Ti3C2Tx复合纸；(f)WO3/Ti3C2Tx复合纸；(g)3D Ti3C2Tx气凝胶。图2. Ti3C2Tx结构。(a)Ti3C2Tx的原子构型图；(b)Mxene蚀刻和剥离的工艺示意图；(c)Ti3C2Tx颗粒和Ti3C2Tx的扫描电子显微镜(SEM)图像。图3. Ti3C2Tx在5 mV/s的扫描速率下的电化学性能。(a)Ti3C2Tx表面离子嵌入机理的示意图。(b)Ti3C2Tx在LiCl，NaCl和KCl水溶液中在不同电势窗口下的CV曲线。图4. Ti3C2Tx在不同电解质中的赝电容。(a)H2SO4溶液中Ti3C2Tx的表面基团的变化；(b)Ti3C2Tx的CV曲线，扫描速率为20 mV/s；(c)不同扫描速率下Ti3C2Tx的质量比电容；(d)Ti3C2Tx在KOH电解质中不同扫描速率下的CV曲线；(e)使用Ti3C2Tx作为具有溶剂化或去溶剂化状态的负极的超级电容器示意图。图5. (a)纳米多孔Ti3C2Tx膜的制备示意图；(b)泡沫镍的SEM图像；(c)Ti3C2Tx薄膜和改性纳米多孔薄膜的CV曲线，扫描速率为10 mV/s。MP-MXx指获得了纳米多孔Ti3C2Tx膜。图6. (a)不同放大倍数Ti3C2Tx气凝胶的SEM图像；(b)Ti3C2气凝胶的横截面图，Ti3C2气凝胶的SEM图像以及TEM；(c)Ti3C2气凝胶的CV和GCD曲线，不同质量载荷下的比电容，Ti3C2气凝胶堆叠电容的虚部(C')的变化以及不同质量载荷下的面电容。图7. (a)Ti3C2Tx与吡咯聚合示意图；(b)Ti3C2Tx/MnO2纳米线的横截面SEM图像和TEM图像；(c)不同样品Ti3C2Tx/ MnO2纳米线的CV和GCD曲线。图8. Ti3C2Tx-rHGO纳米多孔网络。(a)SEM横截面图；(b)Ti3C2Tx薄膜和Ti3C2Tx-rHGO的CV和GCD曲线以及面质量负载对体积比电容的影响。图9. (a)静电纺丝Ti3C2Tx复合材料的形貌；(b)使用双辊法制备Ti3C2Tx纤维的过程示意图；(c) 双辊法制备Ti3C2Tx纤维的表面和横截面形貌；(d)获得的CV曲线和GCD曲线。图10. N掺杂的Ti3C2Tx。(a)N掺杂的Ti3C2Tx在水合电解质中电荷存储示意图；(b)使用尿素作为氮源的Ti3C2和N掺杂的Ti3C2Tx的光学和SEM图像；(c)使用不同方法制备的Ti3C2薄膜和N掺杂的Ti3C2的CV曲线。
目前评论：0