Energy Storage Mater.｜MXene/rGO泡沫层间距调控用于多功能锌离子微电容器
传统的3D多孔结构通常由于高的孔隙率而是牺牲一定的密度，在对于在有限空间的能量存储是不利的。因此，如何找到一种有效的策略以平衡泡沫材料的密度与孔隙率是一项艰巨挑战。鉴于此，安徽大学岳阳、程峰与湖北汽车工业学院马亚楠联合研究团队在《Energy Storage Materials》发表最新研究成果，通过蒸汽诱导发泡的方式成功地制备出一种MXene基泡沫材料，在超过77.9 %的高孔隙率下，可以实现对密度（100-360 mg cm-3）与孔径（5.08-61.04 μm）的精确调控。作者首先通过控制原始MXene/GO膜的含氧官能团的浓度以实现上述调控，然后，利用激光雕刻技术，制备出层间距可控的基于3D MXene/rGO泡沫的多功能锌离子微电容器（ZMIC），这种方法适用于大批量的制备过程。所制备的ZIMC表现出了2.75 mV h-1较低的自放电速率、较大的面积比电容 83.96 mF cm-2，在5次自愈合过程后保留初始容量的86.3 %。此外，ZIMC驱动的集成化压力传感系统，能够实时检测人体生理信号。安徽大学本科生张红运为本文第一作者。
图1. ZMIC电极与器件的制备过程示意图。
图2. 材料表征：MXene/GO与MXene/rGO复合膜的截面SEM图像，XRD与Raman光谱。
图3. MXene/GO与MXene/rGO的结构调控与原位SEM表征。
图4. 3D复合泡沫形成的机理研究。
水合肼诱导的泡沫形成过程：主要包括气体成核与气体膨胀，水合肼分子首先附着在MXene/GO膜的层间，在90度条件下与含氧官能团的反应会快速形成大量的气体。这种现象会促进MXene/GO层向轻薄化转变，与此同时会产生大量的孔，最终形成3D网状结构。
图5. ZIMC的电化学性能测试。
图6. 基于ZIMC的多功能应用性能。
通过简易的肼蒸汽诱导泡沫生成过程，MXene/rGO泡沫可以实现可调的孔隙率与密度。基于这种泡沫所组装的ZIMC器件所组装的集成化压力传感系统在微小形变与人体生理监测方面表现出优异的性能，该工作为可穿戴电子器件的发展提供了新颖的策略。
文献链接
https://doi.org/10.1016/j.ensm.2022.05.033
原文直达请点击推文左下角 阅读原文
MXene Frontier为非营利性学术公众平台，聚焦MXene研究前沿，跟踪MXene研究进展，为研究者们提供MXene文献快讯。欢迎各位老师学者在MXene Frontier上分享与宣传包括但不局限于MXene的研究成果。同时，MXene Frontier免费为各位老师提供招生招聘、会议推广等宣传业务。编辑水平有限，若有不当之处还恳请各位老师批评指正！感谢各位老师与同学长期以来对MXene Frontier的支持与关注！
MXene Frontier：Frontiers in MXenes！
PS：投递稿件、全文求助、招生招聘、宣传推广请后台联系我们~