高电容性能MXene电极对插层修饰离子的选择性

作     者：胡敏敏 代君 陈丽红 孟阿兰 王磊 李桂村 谢海姣 李镇江 Minmin Hu;Jun Dai;Lihong Chen;Alan Meng;Lei Wang;Guicun Li;Haijiao Xie;Zhenjiang Li

作者机构：School of Materials Science and EngineeringQingdao University of Science and TechnologyQingdao 266042China College of Electromechanical EngineeringQingdao University of Science and TechnologyQingdao 266042China State Key Laboratory Base of Eco-chemical EngineeringCollege of Chemistry and Molecular EngineeringQingdao University of Science and TechnologyQingdao 266042China Hangzhou Yanqu Information Technology Co.Ltd.Hangzhou 310003China 

基　　金：financially supported by the National Natural Science Foundation of China (52072196, 52002199, 52002200, and 52102106) the Major Basic Research Program of Natural Science Foundation of Shandong Province (ZR2020ZD09) the Natural Science Foundation of Shandong Province (ZR2019BEM042 and ZR2020QE063) the Innovation and Technology Program of Shandong Province (2020KJA004) the Open Project of Chemistry Department of Qingdao University of Science and Technology (QUSTHX201813) the Postdoctoral Innovation Project of Shandong Province (202101020) Taishan Scholars Program of Shandong Province (ts201511034) 

出 版 物：《Science China Materials》 (中国科学（材料科学（英文版）)

年 卷 期：2023年第66卷第3期

页      码：974-981页

摘      要：离子插层是提高Ti_(3)C_(2)TxMXene电化学性能的有效方法之一.然而,不同的插层离子对MXene的结构和电化学性能的影响是否相同这一问题尚不清楚.本文系统研究了Li+、Na+、K+、Cs+、Zn2+、Mg2+、SO_(4)2-和OH-等一系列离子插层后的MXene的结构特征和电化学性能.研究结果表明,插层离子的半径、电荷数和化学特性对插层效果都会产生影响.在所研究的插层剂中,由离子半径最大的一价阳离子Cs+和具有强碱性的阴离子OH-组成的插层剂CsOH对MXene具有较好的插层效果.插层后的MXene层间距增大,层间容纳了大量游离水,Ti的价态升高,片层表面有利于氧化还原反应的含O官能团增多,这都大大促进了电解液离子H+的扩散与存储.由此制备的电极的质量比电容大幅度提高,为原始MXene电极的7倍多,而且经过20,000次充放电循环后电容保持率未发生下降.本文为具有高电容性能的MXene和MXene基复合电极的合理设计和制备提供了指导.

主 题 词：电容性能 充放电循环 质量比电容 电化学性能 氧化还原反应 离子半径 复合电极 电荷数 

学科分类：080801[080801] 081704[081704] 0808[工学-自动化类] 08[工学] 0817[工学-轻工类] 0703[理学-化学类] 

核心收录：

D　O　I：10.1007/s40843-022-2243-2

馆 藏 号：203115668...