成果简介
本文，山东科技大学李廷希教授团队等在《Chemical Engineering Journal》期刊发表名为“Binder-free flexible Ti3C2Tx MXene/reduced graphene oxide/carbon nanotubes film as electrode for asymmetric supercapacitor”的论文，研究采用真空辅助过滤法制备了MXene/还原氧化石墨烯（rGO）/碳纳米管（CNTs）（MGC）薄膜。作为插层材料，CNTs 和 rGO 纳米片在与 MXene 纳米片形成稳定的层间结构方面发挥了关键作用，从而扩大了 MXene 层间距，并建立了多向稳定离子传输通道。
因此，暴露出了更多的离子及活性位点。在电流密度为 1 A g-1 时，制备的 MGC 薄膜显示出463.5Fg-1的优异比电容。此外，值得注意的是，以 MGC 薄膜为负极、MnO2为正极组装的不对称超级电容器（ASC）具有1.7V 的大电压窗口，在功率密度为814.8W kg-1 时具有 33.95Wh kg-1 的高能量密度，并且在 3Ag-1条件下循环8000次后电容保持率高达92.9%。MGC 电极的优化策略不仅展示了 MXene 开发的可行性，还为MXene在新一代便携式柔性可穿戴储能设备中的应用提供了重要的技术支持
图文导读
图1.（a）MXene纳米片和（b）MC，MG，MGC复合薄膜的制造工艺示意图。
图2。（a）CNTs和（b）rGO纳米片的SEM图像。（c） MXene纳米片的SEM图像和（d）TEM图像。（e）MC混合物、（f）MG混合物和（g）（h）MGC混合物的SEM图像。（i） MGC混合物的HAADF图像和相应的EDS图像。（j1）（j2）纯MXene膜、（k1）（k2）MC膜、（l1）（l2）MG膜和（m1）（m2）MGC膜的光学图像。
图3. (a) (b) 纯 MXene 薄膜、(c) (d) MC 薄膜、(e) (f) MG 薄膜、(g) (h) MGC 薄膜的截面 SEM 图像。(i) MGC 的截面 SEM 图像和相应的 EDS 图像。
图4.（a） 不同样品的傅立叶变换红外光谱和（b） XRD衍射图。（c） 纯MXene薄膜、MG薄膜、MC薄膜和MGC薄膜的拉曼散射光谱。MC薄膜，MG薄膜和MGC薄膜的高分辨率（d）XPS测量光谱，（e）C1 s光谱，（f）Ti2p光谱和（g）O1s光谱。
图5、与MGC薄膜电极相关的三电极测试
图6. MGC//MnO2 ASC 的电化学性能测试
小结
在这项工作中，利用硝硫混合酸法和抗坏血酸还原法分别获得了富含含氧官能团的 CNT 和 rGO 纳米片。然后，利用真空辅助过滤法成功制备了 MXene薄膜、MC薄膜、MG薄膜和MGC薄膜。CNTs或rGO纳米片的插层使薄膜具有更稳定的离子传输通道，并使MXene有更多的离子活性位点，从而使薄膜表现出优异的电化学性能。因此，MGC薄膜的电化学性能特别好，在1Ag-1 的条件下，比电容高达463.5Fg-1。MGC//MnO2 ASC 是以性能最好的MGC 薄膜为负极、MnO2 为正极组装而成的。该器件的电压窗口高达1.7V，在 3 A g-1 条件下循环 8000 次后，电容保持率高达 92.9%。同时，ASC 在功率密度为 814.8 W kg-1 时可提供 33.95 Wh kg-1 的高能量密度，即使在 2352.1 W kg-1 的高功率密度下仍可提供 20.45 Wh kg-1 的能量密度。真空辅助过滤法制备的 MGC 薄膜具有简单、易制备的优点，这一策略为柔性先进电极材料的研究提供了有效的指导。
文献：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.145553
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