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陳義旺&袁凱AFM：具有更高穩(wěn)定性和儲(chǔ)鋅性能的3D MXenes層間距調(diào)控

2D 過(guò)渡金屬碳化物/氮化物 (MXenes) 具有優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)，這使得其有望用于電化學(xué)儲(chǔ)能設(shè)備。然而，由于固有的自堆疊和狹窄的層間距，它很少用于多價(jià)離子儲(chǔ)能系統(tǒng)。

在此，南昌大學(xué)陳義旺教授及袁凱教授等人報(bào)道通過(guò)一步胺化過(guò)程將具有不同分子大小的脂肪二胺和對(duì)苯二胺作為支柱插入MXene夾層之間，以抑制自堆疊并獲得不同的膨脹層間距，并提高抗氧化穩(wěn)定性。

X射線衍射結(jié)果表明，MXene的層間距從1.23 nm增加到1.40 nm。對(duì)苯二胺插層的Mxene（PDA-Mxene）表現(xiàn)出更佳的層間距（1.38 nm）和匹配的孔結(jié)構(gòu)，改善了電解液的可及表面積，增強(qiáng)了電荷傳輸性能，并促進(jìn)了Zn²⁺存儲(chǔ)。

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圖1. 對(duì)苯二胺插層MXene的形成過(guò)程示意圖及表征

因此，使用PDA-MXene作為正極的鋅離子混合超級(jí)電容器 (ZHSC)在2 M ZnSO₄電解液中表現(xiàn)出更高的比電容（124.4 F g^-1@0.2 A g^-1）以及出色的循環(huán)穩(wěn)定性（1 A g^-1下循環(huán)10000次后容量保持率為85%）。

該研究為有機(jī)小分子精確控制MXene層間距提供了一條途徑，可用于通過(guò)優(yōu)化層間距來(lái)觀察MXene基電化學(xué)儲(chǔ)能裝置中的有效電荷存儲(chǔ)。

圖2. 基于2 M ZnSO₄電解液的Zn//PDA-MXene的電化學(xué)性能

Manipulating the Interlayer Spacing of 3D MXenes with Improved Stability and Zinc-Ion Storage Capability, Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202109524

原創(chuàng)文章，作者：科研小搬磚，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/13/c429da51ba/

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