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在纳米材料领域中， 2D 材料在储能领域已经成为不可或缺的一类材料，这是因为其较大的比表面积和良好的导电性。其中，最值得注意的就是MXenes，通过刻蚀三元过渡金属碳氮化物得到的一类材料。目前，有超过30种已知的MXene材料，其通常表面会具有一些官能团。一些MXene，如Ti₂CT_x， Ti₃C₂T_x，V₂CT_x，Nb₄C₃T_x，Nb₂CT_x的研究已经比较深入并且在储氢，光催化，太阳能电池，废水处理等，尤其是储能领域展示出了极大的潜力。在MXene材料体系众多的成员中，相比于Ti基材料，Nb基材料的研究相对较少。Nb₄C₃T_x纳米片作为超级电容器的材料时，其电化学行为与性能仍未被系统研究，很可能是因为其更厚的单层厚度，使其插层处理会比较困难。多层的Nb4C3Tx材料与其他MXene材料比较，在锂电应用中已经表现出了更好的循环与倍率性能，所以其相应的单层材料理论上来说应该也具有比较好的性能。

最近，美国德雷塞尔大学Yury Gogotsi教授， 吉林大学高宇教授和英国伦敦大学学院Yohan Dall’Agnese 博士在国际知名学术期刊Advanced Functional Materials上发表题目为： Flexible Nb₄C₃T_x Film with Large Interlayer Spacing for High-Performance Supercapacitors的研究论文，报道了分层的Nb₄C₃T_x MXene纳米片所制备的自制成膜，具有1.77 nm的层间距，大于已经报道的大部分MXenes的层间距。当这种自支撑的Nb₄C₃T_x膜用于超级电容器的电极材料时，具有较高的体积容量。

图1. Nb₄C₃T_x膜的XRD图谱, SEM与TEM图像。

图2. Nb₄C₃T_x膜在氮气环境下不同处理温度的XRD图像，热重曲线以及不同处理温度下的SEM图像。

图3. Nb₄C₃T_x膜在不同温度下的原位XRD图像以及相应（002）峰的晶格参数。

图4. Nb₄C₃T_x膜在不同条件下储存后的XRD图像。

图5.Nb₄C₃T_x膜的电化学性能测试。

图6.Nb₄C₃T_x膜在不同电解液中电化学循环过程中的原位XRD图谱。

Nb₄C₃T_x的胶体溶液与自支撑膜通过使用TMAOH分层而成功制备。1.77 nm较大的层间距有利于提升电化学性能，并且其脱气的Nb₄C₃T_x分散液可以在冰箱中保存30天以上。重要的是，Nb₄C₃T_x已经在超级电容器中展示出了良好的电化学性能，尤其是在1M H₂SO₄电解液中。在5 mV s-1的扫描速率下，Nb₄C₃T_x在1M H₂SO₄，1M KOH和1M MgSO₄电解液中具有 1075, 687 和506 F cm^-3的体积容量。更大的层间距可以保证离子在嵌入和脱嵌过程中不破坏MXene电极的层间结构，Nb₄C₃T_x在体积比电容的优势，适合应用于可穿戴器件。

文献链接：

DOI:10.1002/adfm.202000815

信息来源：MXene Frontie