重量電容和體積電容是任何超級電容器設(shè)備的兩個重要參數(shù)，但是迄今為止，在基于MXene電極的第一個品質(zhì)因數(shù)方面，只有中等程度的成就。在這項研究中，借助于少量（5 wt％）的石墨烯，已采用MXene的界面逐層自組裝技術(shù)來開發(fā)基于水凝膠的超級電容器電極，該電極在三電極設(shè)置中，2 mV/s時顯示出653.7 F/g的優(yōu)異重量電容。通過簡單調(diào)整諸如膠凝時間和電解質(zhì)保護的機械壓縮之類的各種條件，還可以獲得很高的面積（1442 mF cm
-2）和體積電容（約1522 F cm
-3）。考慮到MXene在升高的膠凝溫度下易于氧化的事實，因此建立了這種純環(huán)境膠凝方案來保護其氧化還原活性鈦位點。由2D薄片網(wǎng)絡(luò)組成的MXene-石墨烯雜化水凝膠結(jié)構(gòu)可以充分利用MXene基面上的金屬表面和氧化還原活性位，從而顯示出出色的性能指標。這些雜化水凝膠即使在工業(yè)規(guī)模的質(zhì)量負載下也顯示出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，這可以為其在實際設(shè)備中的應(yīng)用鋪平道路。
Figure 1. MXene-石墨烯雜化水凝膠的開發(fā)方案，結(jié)構(gòu)和組成性質(zhì)
Figure 2. MXene-石墨烯雜化水凝膠的組成和光譜表征
Figure 3. MXene-石墨烯雜化水凝膠在三電極結(jié)構(gòu)中的儲能性能
Figure 4. 對稱兩電極裝置配置中，不同膠凝時間的混合水凝膠的儲能性能
Figure 5. 電解質(zhì)輔助的機械壓實水凝膠的體積儲能性能
相關(guān)研究成果于2020年由印度瓜瓦哈蒂理工學(xué)院Uday Narayan Maiti課題組，發(fā)表在Carbon（doi.org/10.1016/j.carbon.2020.07.041）上。原文：Graphene aided gelation of MXene with oxidation protected surface for supercapacitor electrodes with excellent gravimetric performance。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號：
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