超級電容|基于 MXene 的柔性復合薄膜:合成、改性和作為超級電容器電極的應用(二)

超級電容|基于 MXene 的柔性復合薄膜:合成、改性和作為超級電容器電極的應用(二)

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超級電容|基于 MXene 的柔性復合薄膜:合成、改性和作為超級電容器電極的應用(二)

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超級電容|基于 MXene 的柔性復合薄膜:合成、改性和作為超級電容器電極的應用(二)

2.3.5靜電紡絲
已經使用靜電紡絲方法從MXene墨水開發了具有更大比表面積的柔性纖維狀MXene納米薄膜 。 例如 , 通過用聚丙烯腈(PAN)靜電紡絲Ti3C2Tx MXene納米薄片并對纖維網絡進行碳化 , 制備了獨立的Ti3C2Tx MXene/碳納米纖維墊電極 。 王等人 。 通過使用靜電紡絲技術在叉指電極上制造聚(乙烯醇)/MXene納米纖維薄膜作為濕度傳感器(圖6b) 。
2.3.6噴墨打印
噴墨打印是一種薄膜沉積技術 , 具有簡單、快速、靈活、高分辨率、成本效益和功能材料的大規模直接圖案化等優點 。 溫等人 。 使用噴墨打印通過將石墨烯添加到MXene和N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)的混合物中來制備基于MXene的墨水 , 從而產生用于超級電容器的柔性透明電極(圖6c) 。 選擇聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)膠帶作為柔性基材 , 使印刷的電極圖案具有足夠的柔韌性 , 可以承受任何方向的彎曲 。 此外 , 印刷的MXene/1 wt%石墨烯復合電極表現出優異的穩定性 , 在180°的彎曲角下電阻保持率為89% 。
2.3.7機械壓制
機械壓制可用于制備無粘合劑的柔性MXene薄膜 。 范等人 。 通過機械壓制冷凍干燥的MXene氣凝膠 , 報道了一種具有折疊結構的緊湊納米多孔Ti3C2Tx MXene薄膜 。 與使用真空輔助過濾制造的MXene薄膜相比 , 該產品具有相當的體積電容和顯著提高的倍率性能(圖6d) 。 馬等人 。 通過機械壓制制備木質素磺酸鹽改性-MXene-還原氧化石墨烯3D多孔氣凝膠膜電極 。 通過這種無粘合劑薄膜制造方法 , 可以有效緩解2D MXene納米薄片的重新堆疊 。 該薄膜具有較大的孔隙率和比表面積 , 從而增強了離子傳輸并改善了電化學性能 。
3超級電容器應用的復合改性
3.1純MXene
除了上述獨特的性能外 , 由于高縱橫比 , 分層的MXene (d-Ti3C2Tx)可用作制備多功能納米復合材料的有前途的納米基材 。 由二維Ti3C2Tx納米薄片制成的純Ti3C2Tx薄膜具有柔韌性、自立性、無粘合劑和高導電性 。 具體來說 , Ti3C2Tx薄膜的電導率高達2.4 × 106 Scm-1 , 高于氧化石墨烯(1.6 × 105 S cm-1)和還原氧化石墨烯(105 S cm-1) 。 用于超級電容器的純Ti3C2Tx MXene電極的電化學和機械性能主要取決于電解質、表面官能團和結構 。

Electrode material
Year
Synthesis of flexible   film
Electrical   conductivity [S m?1

Electrolyte
Capacitance
Energy density
Electrode capacitance   retention
Ref.
MnOx-Ti3C2
2017
Vacuum-assisted filtration  followed by thermal treatment
N/A
1 m  Li2SO4
602 F cm?3@ 2 mV s?1
13.64 mWh cm?3@ 2 mV s?1
89.8% (10?000 cycles)
Ti3C2Tx/Ag
2018
Vacuum-assisted filtration
N/A
1 m  Na2SO4
332.2 mF cm?2@2 mV s?1
121.4 μWh cm?2(@1885 μW cm?2)
87% (10?000 cycles)

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