MXene二维层状赝电容超级电容器材料的新成员

发布时间:2018.07.18 10:16 浏览次数: 作者:admin

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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。在众多的电极材料中,二维固体材料由于具有大的电化学活性表面,一直是产业界和学界的研究热点。尽管石墨烯是常见的二维层状材料,但本征无缺陷的石墨烯的主要容量来自于双电层电容(electrical double-layer capacitance,EDLC),若不引入氧化还原反应即赝电容(pseudocapacitance),石墨烯的电化学性能受到大大限制。而在赝电容材料如MnO2,Co3O4等,虽然具有比较高的能量密度,但循环寿命短。
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。MXene是指一类Mn+1XnTx复合材料,其中M是前过渡金属,X可以是碳或者氮,n=1,2,3,Tx则代表表面官能团(-O,-OH,或-F),通过腐蚀MAX相材料中的A制得,形成稳定的MX层,并在表面吸附F-/OH-。研究表明,MXene的电化学储能性能受表面官能团的影响很大。表面吸附的F-/OH-等基团,一方面,不利于电解质离子在层间的快速迁移,另一方面,影响活性位点过渡金属M在MXene层中的氧化还原反应。因此,表面吸附的F-/OH-等基团是影响MXene材料作为超级电容器电极材料性能的主要原因之一。