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静电自组装法制备下体积比电容MXene/石墨烯复合材料 -4136.com-澳门金沙6152.com

2017-07-07

MXenes一种新型二维过渡金属碳化物或碳氮化物质料,其化学通式可用Mn+1XnTx示意,个中M指过渡族金属,X指C或N,n一样平常为1-3,Tx指外面基团。它果具有下比表面积、下电导率和优越的亲水性能的特性,被普遍运用正在锂离子电池、钠离子电池和超等电容器等储能领域中。取石墨烯相似,MXene纳米片间的聚集和堆叠是不可避免的,那严峻影响了其电化学机能。

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图1 MXene/rGO复合材料分解历程图。

近期,德雷塞尔大学Yury Gogotsi传授等人以带正电荷的复原氧化石墨烯(rGO)和带负电荷的碳化钛MXene纳米片为原材料,经由过程静电自组装法分解出MXene/rGO复合材料,作为超等电容器电极质料,表现出优胜的电化学机能。此结果宣布正在国际期刊Adv. Funct. Mater.上。

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图2 (a)正在3 M H2SO4电解质中,扫速为20 mV/s时,MXene和MXene/rGO的CV图;(b)M/G-5%电极正在差别扫速下的CV图;(c)M/G-5%电极的峰值电流取扫描速度(2-50 mV/s)之间的干系图;(d)M/G-5%电极正在差别电流密度下的充放电曲线图;(e-f)MXene和MXene/rGO电极正在差别扫速下的质量比电容和体积比电容图。

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图3 MXene和M/G-5%电极正在对称超等电容器中差别扫速下的(a)CV图;(b)质量比电容图;MXene和M/G-5%电极正在对称超等电容器中(c)质量;(d)体积能量和功率密度图。

M/G-5%(5%为rGO的质量分数)复合材料表现出超高的电导率(2261 S/cm)和密度(3.1 g/cm^3)和优胜的电化学机能。以3 M H2SO4电解质为电解质,应用三电极系统检测MXene/rGO电极的电化学机能。正在扫速2 mV/s,M/G-5%电极体积比电容高达1040 F/cm^3;正在扫速100 mV/s 和1 V/s下,体积比电容为777和634 F/cm^3,表现了优越的倍率机能。为了检测M/G-5%电极正在现实运用中的机能,将其运用正在对称超等电容器中,表现出超高的体积比能量密度32.6 Wh/L。

作者正在文中注释了MXene/rGO电极具有云云优越电化学机能的缘由:(1)正在MXene层之间插入rGO纳米片不只能够有效地抑止MXene层间的堆叠,并且能够增大MXene的层间距构成优越对齐的瓜代分列构造。那有利于电解质离子的快速散布和运输,进步MXene的电化学利用率和倍率机能;(2)优越的电导率有利于充放电历程中离子快速转移,减小内部阻抗;(3)下的电极密度有利于进步体积比电容。


转载自搜狐科技