文章编号:1001-9731(2023)07-07230-07MXene/柿单宁复合薄膜的制备及其超级电容器性能研究*樊凡1,王仲民1,2,甘伟江2,林振琨2,3(1.桂林电子科技大学广西信息材料重点实验室,广西桂林541004;2.广西科学院高性能材料研究所,南宁530007;3.南宁职业技术学院,南宁530008)摘要:过渡金属碳/氮化物(MXene)是一种具有高电化学活性、高电导率、高堆积密度以及优异的力学柔性的二维纳米层状材料,这种特性使其广泛应用于超级电容器领域。但是,Mxene材料容易产生自堆叠问题,影响其作为电极材料的性能。通过溶剂热处理、抽滤等步骤将柿子单宁(PT)掺杂到Ti3C2TxMxene中制备了Ti3C2Tx/PT复合薄膜材料,并对其形貌、结构以及电化学性能进行了详细表征,证明了少量PT掺杂可有效改善Ti3C2Tx的堆叠性质,使得电解液离子快速扩散,有利于复合薄膜电容的提升,但是过多的PT引入会导致电容性能降低。电化学测试结果表明,在电流密度为1A/g时,Ti3C2Tx/PT0.01复合薄膜电极的质量比电容最高达到448F/g,相比未掺杂的Ti3C2Tx薄膜提升了23.8%,并且表现出更好的倍率性能。证明了所提出的PT掺杂策略是提升Ti3C2TxMxene电容性能的有效手段,这种策略未来有望进一步拓展到其他相似的二维纳米材料当中。关键词:MXene;柿子单宁;复合薄膜;超级电容器中图分类号:O611;O646文献标识码:ADOI:10.3969/j.issn.1001-9731.2023.07.0310引言随着全球的工业发展和能源危机日趋严重,特别是传统化石能源的快速消耗,正在导致能源枯竭,同时由于温室气体的过量排放,最终可能导致全球气候异常、大气污染等问题,因而有利促进了太阳能、风能等可再生能源的持续发展。然而可再生能源具有波动性和不可持续性,因而需要高效的能源转换或者储存装置将转换而来的电能储存起来。另外,随着便携式电子设备以及新能源电动汽车的快速发展,也急需开发低成本、高功率和高能量密度的储能装置[1-2]。超级电容器因其优异的充放电特性、拓宽的工作温度范围、环境友好和使用安全等优点而在储能领域备受青睐[3-4]。储能材料是决定器件性能的重要因素[5],近年来,二维材料因其高导电性、高比表面积、离子传输路径短等特点,在能量存储和转化领域展现出广阔的应用前景[6-7]。MXene是一种新型二维材料,属于过渡金属碳/氮化物,其前驱体是MAX相。MAX相是一系列三元层状化合物的总称,它的通式是Mn+1AXn(n=1,2,3),其中M代表过渡金属元素,A为主族元素,X为碳/氮元素[8]。以Ti3C2Tx为代表的MXene材料是通过选择性刻蚀去除MAX相中的A原子层而获得的...
