SCMs|高电容性能MXene电极对插层修饰离子的选择性

离子插层是提高Ti₃C₂T_x MXene电化学性能的有效方法之一。然而，不同的插层离子对MXene的结构和电化学性能的影响是否相同这一问题尚不清楚。

近日，青岛科技大学李镇江教授等人在Science China Materials发表研究论文，系统研究了Li⁺、Na⁺、K⁺、Cs⁺、Zn²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-和OH^-等一系列离子插层后的MXene的结构特征和电化学性能。

本文要点：

1) 研究结果表明，插层离子的半径、电荷数和化学特性对插层效果都会产生影响，在所研究的插层剂中，由离子半径最大的一价阳离子Cs⁺和具有强碱性的阴离子OH^-组成的插层剂CsOH对MXene具有较好的插层效果。

2) 插层后的MXene层间距增大，层间容纳了大量游离水，Ti的价态升高，片层表面有利于氧化还原反应的含O官能团增多，这都大大促进了电解液离子H⁺的扩散与存储。

3) 由此制备的电极的质量比电容大幅度提高，为原始MXene电极的7倍多，而且经过20000次充放电循环后电容保持率未发生下降。

本文为具有高电容性能的MXene和MXene基复合电极的合理设计和制备提供了指导。

文章信息

Hu M., Dai J., Chen L., et al. Selectivity for intercalated ions in MXene toward a high-performance capacitive electrode. Sci. China Mater. (2022).https://doi.org/10.1007/s40843-022-2243-2

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