? ? ? ?本文首次對(duì)多層與單層Ti3C2?MXene不同的容量變化情況進(jìn)行系統(tǒng)的探究，沒(méi)有高端與先進(jìn)的表征，利用最基本的電化學(xué)測(cè)試技術(shù)對(duì)基本科學(xué)問(wèn)題進(jìn)行了探究，并總結(jié)出了相應(yīng)的解釋，非常值得推薦的一個(gè)工作。

研究摘要

自從2011年被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，MXenes得益于獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)適用于眾多的應(yīng)用場(chǎng)景，吸引了大量的研究關(guān)注。MXenes的贗電容行為、高電子電導(dǎo)率與存儲(chǔ)陽(yáng)離子這類的多樣性，使其在電化學(xué)儲(chǔ)能方面頗具潛力。MXenes材料在許多電解液中經(jīng)過(guò)幾百次的循環(huán)之內(nèi)依然能夠表現(xiàn)出杰出的充電/放電循環(huán)穩(wěn)定性。然而，在最初的幾次循環(huán)過(guò)程中，容量的快速衰減是不可忽略的。此外，先前的文獻(xiàn)中已經(jīng)報(bào)道了一種電化學(xué)活化的說(shuō)法，尤其是對(duì)于自支撐電極。近日，德國(guó)明斯特大學(xué)Peer B?rmann與Tobias Placke教授研究團(tuán)隊(duì)在《Small》上發(fā)表最新研究成果，利用電化學(xué)分析手段比較少層與多層Ti3C2Tx?MXene探究這些電化學(xué)現(xiàn)象，從而得到可靠的機(jī)理。通過(guò)原位XRD表征來(lái)探究循環(huán)過(guò)程中MXenes贗電容行為的變化，揭示了不同形貌的MXenes在首次循環(huán)過(guò)程中溶劑分子共插層過(guò)程。在最初的幾次循環(huán)過(guò)程中，這種共插層過(guò)程導(dǎo)致了容量的衰減同時(shí)，也誘導(dǎo)了后續(xù)循環(huán)過(guò)程的活化現(xiàn)象。

圖文導(dǎo)讀

圖1.?多層與少層Ti3C2?的恒電流充電/放電過(guò)程的循環(huán)穩(wěn)定性與CV圖像。

圖2.?多層與少層Ti3C2?表面脫鋰容量貢獻(xiàn)：“內(nèi)部”與“外部”。

圖3.?多層與少層Ti3C2?的EIS測(cè)試結(jié)果與實(shí)際面電容計(jì)算。

圖4.?多層與少層Ti3C2?的原位XRD測(cè)試結(jié)果。

圖5.?多層與少層Ti3C2溶劑共插層誘導(dǎo)的活化與容量衰減機(jī)理示意圖。

總結(jié)

? ? ?首先，恒電流探究揭示多層與少層Ti3C2相反的電化學(xué)性能，多層Ti3C2在首圈從放電過(guò)程中表現(xiàn)出更不利的容量衰減現(xiàn)象，一直持續(xù)到第80次循環(huán)。而少層Ti3C2與之相比，在首圈僅表現(xiàn)出可忽略的容量衰減，經(jīng)過(guò)“活化”過(guò)程與循環(huán)的進(jìn)行，容量出現(xiàn)了上升的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象也導(dǎo)致了脫鋰的氧化還原主峰明顯的偏移，這也通過(guò)對(duì)電容差異性分析得到證明。同時(shí)，多層與少層Ti3C2較低的初始庫(kù)倫效率是人們提出的一種假設(shè)，即活性材料無(wú)法避免地發(fā)生嚴(yán)重的變化。受此驅(qū)動(dòng)，通過(guò)CV與EIS對(duì)贗電容行為進(jìn)行探究。首先，CV測(cè)試證明了容量的降低可能與表面容量的降低有關(guān)，這進(jìn)一步推斷為“內(nèi)部”表面容量貢獻(xiàn)的損失（不容易獲得），而 “外部”表面容量保持不變。雖然對(duì)于少層Ti3C2中也可以觀察到類似的行為，但內(nèi)表面容量的降低會(huì)被外部表面容量的增加而得到補(bǔ)償。因此，本文認(rèn)為電化學(xué)循環(huán)導(dǎo)致不易實(shí)現(xiàn)的“內(nèi)部”氧化還原活性位點(diǎn)到“外部”氧化還原活性位點(diǎn)的轉(zhuǎn)變，即活化過(guò)程。然而，對(duì)于多層Ti3C2中無(wú)法觀察到明顯的轉(zhuǎn)變過(guò)程，因而發(fā)生總體和“外部”表面容量的損失。

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