西安交大等《Small》:大尺寸薄片的柔性Ti3C2Tx /石墨烯薄膜,用于超级电容器

新型2DTi3C2Tx MXene材料在超级电容器领域得到了广泛的研究。但是,由于Ti3C2Tx膜的紧密自堆叠现象,电化学性能受到了损害。因此,本文,西安交通大学Tiezhu Guo (第一作者)与周迪教授等研究人员在《Small》期刊发表论文,研究合成的柔性自支撑Ti 3 C 2 T x /石墨烯复合膜可有效缓解这一固有缺点。

1、成果简介

新型2DTi3C2Tx MXene材料在超级电容器领域得到了广泛的研究。但是,由于Ti3C2Tx膜的紧密自堆叠现象,电化学性能受到了损害。因此,本文,西安交通大学Tiezhu Guo (第一作者)与周迪教授等研究人员在《Small》期刊发表名为“Flexible Ti3C2Tx/Graphene Films with Large‐Sized Flakes for Supercapacitors”的论文,研究合成的柔性自支撑Ti 3 C 2 T x /石墨烯复合膜可有效缓解这一固有缺点。

与传统的还原氧化石墨烯不同,通过无水氯化铁(FeCl3)插层天然石墨片,合成了结构完整、尺寸大的石墨烯片; 利用石墨烯和ti3c2tx纳米片制备的复合膜具有较高的电子转移能力,由于其孔隙率和比表面积的增加,复合膜的缺陷减少,电解质离子传输动力学加快。组装后的自支撑无粘结剂对称超级电容器在75 W kg -1的功率密度下显示出13.1 Wh kg -1的超高重量能量密度。本文为抑制MXene自堆积的机理分析提供了新的视角。

2、图文导读

西安交大等《Small》:大尺寸薄片的柔性Ti3C2Tx /石墨烯薄膜,用于超级电容器

图1、石墨烯和MXene的合成与表征

西安交大等《Small》:大尺寸薄片的柔性Ti3C2Tx /石墨烯薄膜,用于超级电容器

图2、a)Ti 3 C 2 T x和b)M / G-10的俯视SEM图像。c)Ti 3 C 2 T x和d)M / G-10的横截面SEM图像。e,f)M / G-10的相应的能量色散X射线(EDS)映射图像(图像d中红色标记的区域)。g)Ti 3 C 2 T x和h)M / G-10膜的水接触角。i)低布拉格角的Ti 3 C 2 T x膜和Ti 3 C 2 T x /石墨烯膜的XRD图。

西安交大等《Small》:大尺寸薄片的柔性Ti3C2Tx /石墨烯薄膜,用于超级电容器

图3、a)在3 m H 2 SO 4电解质中,扫描速率为50 mV s -1时 ,Ti 3 C 2 T x和MXene /石墨烯薄膜的CV曲线。b)M / G-10电极在不同扫描速率下的CV曲线。c)在不同电流密度下,M / G-10的恒电流充放电曲线。d)在不同扫描速率下Ti 3 C 2 T x和MXene /石墨烯薄膜的重量和e)面电容。f)C ”与频率之间的关系。

西安交大等《Small》:大尺寸薄片的柔性Ti3C2Tx /石墨烯薄膜,用于超级电容器

图4、a)M / G-10电极在不同电压下电流与10到200 mV s -1的扫描速率之间的关系。b)在10 mV s -1时M / G-10电极表面电容与总电容之比的CV曲线。c)在10 mV s -1下,Ti 3 C 2 T x和M / G-10电极的表面控制电容和扩散控制电容贡献。

西安交大等《Small》:大尺寸薄片的柔性Ti3C2Tx /石墨烯薄膜,用于超级电容器

图5、a)基于M / G-10的对称超级电容器在不同扫描速率下的CV曲线。b)Ti 3 C 2 T x和基于M / G-10的对称超级电容器在不同扫描速率下的比重。c)Ti 3 C 2 T x和基于M / G-10的对称超级电容器的重量能量和功率密度的Ragone图。d)基于M / G-10的对称超级电容器在5 A g -1下进行的10000次循环的循环稳定性和库伦效率。

3、小结

总之,开发了一种简便的方法,通过使用大尺寸薄片Ti 3 C 2 T x和石墨烯纳米片来制备柔性的自支撑Ti 3 C 2 T x /石墨烯复合膜。这项工作为抑制MXene自堆积的机理分析提供了新的视角。

链接:https://doi.org/10.1002/sstr.202100015

文献:

西安交大等《Small》:大尺寸薄片的柔性Ti3C2Tx /石墨烯薄膜,用于超级电容器

本文来自材料分析与应用,本文观点不代表石墨烯网立场,转载请联系原作者。

(0)
石墨烯网石墨烯网
上一篇 2021年5月18日 16:44
下一篇 2021年5月18日 16:45

相关推荐

发表回复

登录后才能评论
客服

电话:134 0537 7819
邮箱:87760537@qq.com

返回顶部