具有優(yōu)異電化學(xué)性能的贗電容材料引起了人們對(duì)開發(fā)高性能超級(jí)電容器的濃厚興趣。在此，通過溶劑熱法合成了 VOx 錨定的 Ti3C2Tx MXene 贗電容材料，以協(xié)同金屬導(dǎo)電性和氧化還原活性。純氧化釩合成會(huì)導(dǎo)致 VO2 形成，而在 Ti3C2TX 存在下，由于 Ti3C2TX 表面官能團(tuán)的分解，觀察到準(zhǔn)金屬 V2O3 和 VO2 (VOx)。 V2O3 相的生長(zhǎng)隨著 Ti3C2TX 重量濃度的增加而增加。異質(zhì)結(jié)構(gòu)的最佳組成在-0.9 V–1 V的穩(wěn)定電位窗口中提供了364 F g−1的比電容，超過了純VO2 (245 F g−1)和Ti3C2TX (140 F g−1)的比電容）在 0.5 M K2SO4 電解液中。此外，所開發(fā)的對(duì)稱超級(jí)電容器（SSC）在功率密度為1.1 kW kg−1時(shí)提供了45.7 Wh kg−1的能量密度，10000次循環(huán)的循環(huán)穩(wěn)定性為78%，自放電開路電位為1.34 V。這項(xiàng)工作強(qiáng)調(diào)了開發(fā)基于 SSC 的陽(yáng)極和陰極活性贗電容材料的策略，以提高能量密度并減輕自放電。
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圖 1. VOx 錨定 Ti3C2TX 異質(zhì)結(jié)構(gòu)的合成示意圖。
圖 2. (a) Ti3AlC2 和 Ti3C2Tx、(b) 純 VO2 納米顆粒、(c) VOx 錨定 Ti3C2Tx、(d) VOxM2 的 Rietveld 精修的 X 射線衍射圖。
圖 3. (a, b) Ti3C2Tx MXenes、(c, d) VO2 納米顆粒、(e–g) VOx 錨定 Ti3C2Tx - VOxM2 的 SEM 圖像和 (h) VOxM2 的 EDS 分析（來自圖 3 (f) 標(biāo)記）地區(qū)）。
圖 4. (a-b) TEM 圖像和 (c) 具有 FFT 圖案的 VO2 晶格條紋（插入圖像）； (d–e) TEM 圖像和 (f) V2O3 的晶格條紋以及 FFT 圖案（插入圖像）； (g) TEM 圖像，VOxM2 的 (h) V、(i) Ti、(j) F、(k) C 和 (l) O 的元素映射。
圖5. VOxM2的X射線光電子能譜（a）測(cè)量能譜，（b）Ti 2p，（c）V 2p，（d）O 1s，（e）C 1s，（f）F 1s。
圖 6. (a) VO2 和 VOxM 在 10 mV s−1 掃描速率下的 CV，(b)VOxM2 在不同掃描速率（10、20、30、50、70、100 mV s−1）下的 CV，以及(c) 1 A g−1 下 VO2 和 VOxM 的 GCD，(d) 不同電流密度（1、2、3、4、5、10、15 A g−1）下的 VOxM2，以及 (e) 的倍率能力不同電流密度下的 VO2 和 VOxM2。
圖 7. (a) 陽(yáng)極掃描和 (b) 陰極掃描期間 VOxM2 的 log (i) 與 log (v) 圖；條形圖顯示了不同 b 值 (c) 0.89 和 (d) 0.74 時(shí)電容性和擴(kuò)散電荷存儲(chǔ)的貢獻(xiàn)； (e) Ti3C2Tx、VO2 和 VOxM2 的 EIS 分析，(f) VOxM2 5000 次循環(huán)的循環(huán)穩(wěn)定性和庫(kù)倫效率。
圖8. (a)不同掃描速率下的CV，(b)不同電流密度下的GCD，(c)陽(yáng)極和陰極極化曲線，(d)循環(huán)前后的EIS，(e，f)自放電VOxM2 SSC 的漏電流分析。
相關(guān)科研成果由印度理工學(xué)院Bharat B. Panigrahi等人于2024年發(fā)表在Journal of Power Sources（https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2024.234503）上。原文：VOx anchored Ti3C2Tx MXene heterostructures for high-performance 2.2 V supercapacitors
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2024.234503
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
