MXene因其極高的理論電容、優異的金屬導電性和快速的表面氧化還原反應,而廣泛應用于儲能領域。然而,由于Ti3C2TX納米片間弱相互作用以及水分子插層導致MXene纖維的連續濕法制備面臨挑戰。雖然聚合物可以作為粘結劑增強Ti3C2TX納米片間的界面作用,但在MXene纖維(MF)中引入第二組分(通常是電化學惰性成分)會導致纖維性能下降。此外,通常需要對化學刻蝕的MAX進行多步分離以獲得大尺寸單層MXene納米片來實現濕法紡絲,不可避免地造成MAX前體的浪費。
圖1展示了干法紡制MF的流程。
圖2對制備的MXene材料做了相應的表征,并探究了漿料濃度和噴絲頭直徑對干法紡絲的影響規律。
圖3探究了收縮率對MF纖維直徑、強度、電導率以及電化學性能的影響。
圖4對氮摻雜的MF做了相應的XPS測試,探究了不同溫度對MF氮摻雜的影響以及氮摻雜MXene的形成機理。
圖5測試了氮摻雜前后MF的電化學性能,結果表明MF-3具有優異的倍率性能和高的體積容量。
圖6表征了基于MF-3的全固態對稱纖維狀超級電容器的電化學性能并展示其潛在應用。
該工作以“Rheology Engineering for Dry-Spinning Robust N-Doped MXene Sediment Fibers toward Efficient Charge Storage”為題發表在《Small》上(doi:10.1002/smll.202304687)。文章第一作者是南京工業大學碩士生夏忠明,該研究得到國家自然科學基金的支持。
原文鏈接:https://doi.org/10.1002/smll.202304687
通訊作者簡介
孫庚志,南京工業大學先進材料研究院教授、博士生導師、江蘇特聘教授。近年來在Angewandte Chemie-International Edition、Advanced Materials、Materials Today、Advanced Functional Materials、ACS Nano、Nano Letters等國際期刊發表SCI論文170余篇,6篇入選ESI高被引論文,1篇入選熱點文章。先后主持國家自然科學基金2項、江蘇省自然科學基金1項、江蘇省六大人才高峰B類項目。
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