经验啦

  1. 首页 > 生活百科 > 科技 > >

超级电容|基于 MXene 的柔性复合薄膜：合成、改性和作为超级电容器电极的应用（二）( 三 )

石墨烯纳米超级电容电化学


马等人 。 利用真空辅助过滤制备了Fe2O3 NPs@MX杂化纸 。 5Fe2O3 NPs@MX复合薄膜在3 M H2SO4电解液中在1mV s-1时的体积电容为2607 F cm-3 (584 F g-1) 。 具有这种电极的柔性对称固态超级电容器在213.8 W L-1的功率密度下显示出29.7 Wh L-1的体积能量密度 。 此外 ， FeOOH量子点因其隧道型快速离子传输结构而被认为是超级电容器的理想电极材料 。 采用简单的静电自组装制备柔性Ti3C2Tx/FeOOH量子点杂化薄膜 ， 构建高性能非对称超级电容器 。 相比较而言 ， Ti3C2Tx/Fe-15%薄膜的电化学性能有很大提高 。 面积电容(485 mF cm-2)和体积电容(505 F cm-3)分别增加了约2.3倍和1.7倍 。
0D聚合物纳米颗粒：在各种聚合物中 ， 聚苯胺(PANI)是与MXene形成复合薄膜的有希望的候选者 。 例如 ， 将直径约为10 nm的PANI纳米颗粒与Ti3C2Tx混合以获得混合薄膜 ， 由于PANI链的固有导电性 ， 该薄膜作为超级电容器的电极表现出优异的电化学性能 。 所制备的MX/PANI NPs混合膜在1 MH2SO4电解液中在1 mV s-1时显示出1885 mF cm-2的相对较高的面积电容 。 此外 ， 组装后的对称超级电容器在88.5 W L-1和380μW cm-2时的最大能量密度分别为20.9 Wh L-1和90.3 μWh cm-2 。
表2. MXene/1D薄膜的性质和电化学性能



图8
MXene/1D材料的代表性策略方案：a)碳纳米管 。 经许可转载 。 版权所有2020 ， 施普林格 。 (b) CNF 。 经许可转载 。 版权所有2019 ， 皇家化学学会 。 (c)纤维素 。 经许可转载 。 版权所有2019 ， WILEY-VCH 。 d) TMO 。 经许可转载 。 版权所有2020 ， 施普林格 。 (e)硬质合金 。 经许可转载 。 版权所有2022 ， 爱思唯尔 。
3.2.3 MXene/2D材料
近年来发表的超级电容器柔性MXene/2D复合膜电极列于表3 。 二维材料包括氧化石墨烯、金属化合物纳米薄片、黑磷、锑烯 ， 甚至MXene纳米薄片 。 图9显示了用于制备Mxene/2D材料的代表性策略的示意图 。
表3 MXene/2D薄膜材料作为超级电容器电极的性能和性能



图9
制备MXene/2D材料的代表性策略方案：a)石墨烯 。 经许可转载 。 版权所有2017 ， 皇家化学学会 。 b) MOF 。 经许可转载 。 版权所有2019 ， WILEY-VCH 。 (c) TMD 。 经许可转载 。 版权所有2019 ， WILEY-VCH 。 d) LDH 。 经许可转载 。 版权所有2020 ， 爱思唯尔 。 e) 2D展览 ， 经许可复制 。 版权所有2020 ， 皇家化学学会 。 (f)类石墨烯材料 。 经许可转载 。 版权所有2021 ， Wiley-VCH 。
表4 MXene/多维复合材料的性能和性能
图10总结了尺寸材料改性的比电容 。 从2017年到2022年 ， 基于MXene复合薄膜的柔性超级电容器得到了越来越多的探索 。 目前 ， 当使用2D NiCo-LDHs作为改性成分时 ， 记录的重量电容为1207 F g-1 。 面积电容和体积电容的记录分别为3403 mF cm-2和4255 F cm-3 。 同时 ， 0D和1D改性元件也带出了高性能电容 。 然而 ， 多维修饰成分的研究才刚刚开始 ， 值得进一步研究 。



图10
用不同尺寸材料修饰的基于MXene的电极的比电容 。
用于柔性超级电容器的基于MXene的复合薄膜的Ragone图如图11所示 。 从体积和重量能量密度的角度来看 ， 代表2D改性组件的红色椭圆显示出相对较高的性能（图11a、b、d） ， 而黄色根据最近公开文献中报道的结果（图11c） ， 代表1D修改组件的椭圆从面能量密度的角度显示出相对较高的性能 。 在某种程度上 ， 0D材料（例如 ， Ag、FeOOH QD）、1D材料（例如 ， MoO3、Co-Fe氧化物、BC@PPy）和2D材料（例如 ， CoAl-LDH、NiCo-LDH、锑烯、MPF）是在提高器件的能量密度方面更有希望 。



图11

相关经验推荐


上一篇：手机厂商|预算1500~2000元，这3款手机可稳定使用三五年，闭眼买也不会亏

下一篇：空调|你的大家电预算是多少？全屋大家电，一万、两万、三万元预算清单