mxene功能化3d打印电化学电容器电极

一、文章概述

3D打印是一种制造技术，可用于生产具有定制形状和减少材料浪费的电化学电容器。然而，目前商业化的碳添加剂灯丝的范围有限，导致3d打印电极由于其热塑性含量高而电容性能较差。文章提出了一种提高3d打印电极电化学性能的新方法，该方法基于电极的电化学活化和MXene功能化。原型MXene Ti3C2被用来修饰3d打印电极表面;已经证明，它提高电极的电容几乎三倍。这些发现为提高3d打印电化学电容器的性能提供了新的途径，并为进一步发展其他电化学应用铺平了道路。

二、图文导读

图1.Ti3C2@3DnCE的制备。(a)说明使用FFF制备3d打印纳米碳电极，以及随后通过电化学活化和MXene功能化对其进行修饰。(b) Ti3C2@3DnCE在2m H2SO4中的电容增强。

图2.(a) Ti3C2@3DnCE的SEM图像和(b) EDS分析，显示了Ti3C2对3DnCE的修饰。(c) Ti3C2@3DnCE的XPS，显示Ti 2p的存在。(d) Ti3C2@3DnCE的拉曼光谱，主要表现为纳米碳带。

图 3. Ti3C2@3DnCE 在 [Fe(CN)6]4 /3≡ 中在 0.1 M KCl 电解液中的电化学活性。(a) Ti3C2@3DnCE 在 25 mV s 1 时的 CV；(b) 3DnCE 和 (c) Ti3C2@3DnCE 在 0.2 V 下从 100 kHz 到 100 mHz 的 EIS。

图4.电化电容器Ti3C2@3DnCE在2 M H2SO4三电极池中的电化学特性。(a)不同扫描速率下的cv和(b) Ti3C2@3DnCE的电容电流贡献分析。(c)不同电流下的恒电流充放电循环和(d)导出的速率能力。(e)Nyquist图，显示测量数据（用点表示）和拟合数据（连续线）和(f)Ti3C2@3DnCE的衍生Bode图。

三、全文总结

在这项工作中，3d打印的纳米碳电极使用Ti3C2进行了表面修饰。这是通过电化学活化3DnCE材料和随后的Ti3C2功能化实现的。利用SEM、EDS、XPS和拉曼光谱对Ti3C2@3DnCEs进行了综合表征，确定了产物的组成和材料结构。Ti3C2@3DnCEs随后作为电化学电容器进行了测试，发现与裸3DnCEs相比，它具有更好的电容。这是由于MXene材料的能力进行扩散控制氧化还原过程与表面电容过程。MXene材料改善了石墨烯的相互连接，也带来了改善。因此，有可能通过MXene功能化获得先进的3d打印电化学电容器。这项工作为3DnCE的功能化在电化学应用中开辟了新的机会。

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