北科纳米可提供MXene-Cu/Co复合材料（可定制）

研究摘要

MXenes本征的金属性导电性、高密度与亲水性使其成为异类颇具潜力的超级电容器电极材料。鉴于此，扬州大学庞欢教授团队在《Angew. Chem. Int. Ed.》上发表研究成果，报道了一种通过熔融盐刻蚀法得到Ti₃C₂-Cu/Co复合物，其中金属原子及其与MXene的相互作用是通过表面O原子而实现，该结论首次通过XAFS表征技术证实。Ti₃C₂-Cu电极的电化学性能主要以Cu的赝电容贡献为主，在0.5 A/g的电流密度下1.0 M硫酸电解液中可以实现885 F/g的高比电容。Ti₃C₂-Cu//Ti₃C₂-Cu对称式超级电容器的工作电压可以达到1.6 V，在1 mA/cm²条件下面电容可以达到290.5 mF/cm²，循环稳定性超过10000次。基于软包超级电容器器件的能量密度在0.8 mW/cm²的功率密度下可以达到103.0 μWh/cm²。该工作为用于电化学能量存储的MXene基材料的熔融盐刻蚀机理与策略提供了新的见解。

图文导读

图1. Ti₃C₂-Cu/Co复合物的制备与微观结构表征。

图2. Ti₃AlC₂与Ti₃C₂-Cu/Co复合物的XR图谱、高分辨Ti 2p、C 1s、Cu 2p与Co 2p XPS光谱；金属Cu与Co的X射线精边吸收。

图3. 硫酸电解液中Ti₃C₂-Cu的电化学性能测试与动力学分析。

图4. Ti₃C₂-Cu//Ti₃C₂-Cu对称式超级电容器的电化学性能测试。

总结

没有-F官能团的存在，独特的插层结构与Ti₃C₂与Cu之间的协同效应使Ti₃C₂-Cu作为超级电容器电极表现出优异的电化学性能。与单金属原子修饰不同，Cu/Co作为金属颗粒/团簇在MXene的层状结构中与表面官能团中的O原子进行相互作用，即与Ti₃C₂通过Cu-O与Co-O键连接。这种插层金属与MXene之间轻微的键合作用使复合物在高倍率充放电的过程中表现出优异的稳定性，可以防止金属团簇的脱落。同时，考虑到O官能团可以作为质子的活性吸附位点，富O-MXene材料的电容也要高于F官能团化的MXenes。

文献链接

https://doi.org/10.1002/anie.202112381

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