Meidan Ye團隊:面向超電容器和壓力傳感器的具有交聯(lián)介孔結構的碳@MXene薄膜


一、文章概述
制備低成本、合成工藝簡單的多功能材料仍然具有挑戰(zhàn)性。這篇文章中,作者以不同尺寸(50?500nm)的聚苯乙烯(PS)球為模板,通過簡單的多步方法制備了具有三維介孔結構的不同獨立碳@MXene薄膜。作者詳細研究了這些碳@mxene薄膜的微觀結構、組成、力學性能、電導率、電化學活性和傳感特性。PS球的插入可以有效減少MXene納米片的自積累,構建三維交聯(lián)介孔結構,從而拓寬離子傳輸通道,暴露碳@MXene薄膜的活性位點。當應用于對稱超級電容器時,優(yōu)化后的碳@MXene電極在電流密度為1Ag?1下,具有令人滿意的比電容為447.67Fg?1。此外,碳@MXene薄膜的三維介孔結構可以顯著提高合成壓力傳感器的靈敏度,穩(wěn)定性好。因此,這種通過簡便而可靠的途徑制備的介孔碳@MXene薄膜將是一種可廣泛應用的多功能材料。
二、圖文導讀

圖1.自支撐的碳@MXene薄膜制備工藝示意圖。

圖2.不同MXene薄膜的橫截面視圖的掃描電鏡圖像。

圖3.(a、b)不同樣品的厚度(藍色)和比電導率(紅色)。(c、d)不同樣品的機械強度。

圖4.純MXene和150PS1MX6薄膜的彎曲循環(huán)試驗。

圖5.150PS1MX6傳感器在監(jiān)測部分車身信號方面的應用。
三、全文總結
綜上所述,作者開發(fā)了一種簡單而可靠的方法來制備具有介孔結構的獨立碳@MXene薄膜。詳細討論了不同尺寸的PS球和質(zhì)量比制備的碳@MXene薄膜的微觀結構、組成、靈活性、電導率和電化學性能。PS球的插入可以減輕MXene納米片的堆疊,擴大表活性面積,增強電極的離子擴散,從而產(chǎn)生較高的電化學儲能能力。相應的對稱超級電容器在功率密度為11.92Wg?1時,其高能量密度為303.91Whg?1。同樣,這種三維介孔結構有利于提高碳@mxene基壓力傳感器的靈敏度,穩(wěn)定性好,應用廣泛。
文章鏈接:
https://doi.org/10.1021/acsami.1c16589
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