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Abstract:离子插层是提高Ti_3C_2T_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.本文系统研究了Li~+、Na~+、K~+、Cs~+、Zn~(2+)、Mg~(2+)、SO_4~(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.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.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.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20,000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.
Volume:v.66
Issue:03
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