超级电容器用二维Ti3C2Tx过渡金属碳/氮化物材料的研究进展

作者：张洵; 李培; 王政德; 王先鹏; 张伟; 檀杰; 吕耀辉^*

来源：过程工程学报, 2019, 19(01): 35-44.

• Ti3C2Tx
• 二维材料
• 超级电容器

近年来二维过渡金属碳/氮化物(MXene)材料由于其独特的物理/化学性能,在储能领域引起广泛的关注。其中以二维Ti3C2Tx材料的研究最为普遍。MAX相是一类三元氮化物和/或碳化物,其化学式为Mn+1AXn (n=1～3),M代表过渡金属元素(如Sc, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo等),X是碳和/或氮,A主要是IIIA或IVA族元素。根据n不同,MAX相的晶体结构包括3种类型。MAX相中,M-X和M-A键强度都很高。无法通过剪切或其它机械方法分层剥离。由于M-A键比M-X键具有更高的化学活性,可以通过化学刻蚀M-A键并辅助剥离方法获得单层/少层的MXenes材料。表面基团随机分布,对电化学性能有重要的影响。调控表面基团的种类和数量是当前研究的重要内容。本工作介绍了MXene相的基本结构,分析了相结构与性能的关系。总结了通过离子插入、热处理、表面改性、电极设计和元素掺杂等手段改善MXene相材料电化学性能的研究进展,简要介绍了MXenes与碳材料、氧化物、聚合物复合在超级电容器领域中的应用进展。对MXene相材料的结构、制备及电化学性能等方面进行了综述,指出了MXene相材料用于超级电容器领域存在的主要问题及未来的发展方向。

• 出版日期2019
• 单位安徽工业大学