北科納米可提供MXene-Cu/Co復合材料（可定制）

研究摘要

MXenes本征的金屬性導電性、高密度與親水性使其成為異類頗具潛力的超級電容器電極材料。鑒于此，揚州大學龐歡教授團隊在《Angew. Chem. Int. Ed.》上發(fā)表研究成果，報道了一種通過熔融鹽刻蝕法得到Ti3C2-Cu/Co復合物，其中金屬原子及其與MXene的相互作用是通過表面O原子而實現(xiàn)，該結論首次通過XAFS表征技術證實。Ti3C2-Cu電極的電化學性能主要以Cu的贗電容貢獻為主，在0.5 A/g的電流密度下1.0 M硫酸電解液中可以實現(xiàn)885 F/g的高比電容。Ti3C2-Cu//Ti3C2-Cu對稱式超級電容器的工作電壓可以達到1.6 V，在1 mA/cm2條件下面電容可以達到290.5 mF/cm2，循環(huán)穩(wěn)定性超過10000次?；谲洶夒娙萜髌骷哪芰棵芏仍?.8 mW/cm2的功率密度下可以達到103.0 μWh/cm2。該工作為用于電化學能量存儲的MXene基材料的熔融鹽刻蝕機理與策略提供了新的見解。

圖文導讀

圖1.?Ti3C2-Cu/Co復合物的制備與微觀結構表征。

圖2.?Ti3AlC2與Ti3C2-Cu/Co復合物的XR圖譜、高分辨Ti 2p、C 1s、Cu 2p與Co 2p XPS光譜；金屬Cu與Co的X射線精邊吸收。

圖3.?硫酸電解液中Ti3C2-Cu的電化學性能測試與動力學分析。

圖4.?Ti3C2-Cu//Ti3C2-Cu對稱式超級電容器的電化學性能測試。

總結

? ? ? ??沒有-F官能團的存在，獨特的插層結構與Ti3C2與Cu之間的協(xié)同效應使Ti3C2-Cu作為超級電容器電極表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性能。與單金屬原子修飾不同，Cu/Co作為金屬顆粒/團簇在MXene的層狀結構中與表面官能團中的O原子進行相互作用，即與Ti3C2通過Cu-O與Co-O鍵連接。這種插層金屬與MXene之間輕微的鍵合作用使復合物在高倍率充放電的過程中表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性，可以防止金屬團簇的脫落。同時，考慮到O官能團可以作為質子的活性吸附位點，富O-MXene材料的電容也要高于F官能團化的MXenes。

文獻鏈接

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

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