MXene納米材料具有高電導率、豐富的表面官能團和大的表面積，是最有前景的超級電容器電極材料之一。然而，基于MXene的電極可能會由于MXene納米片的自我重新堆積而導致離子可及表面積低和離子轉運途徑受阻。為了優化電極，抑制納米片的自重新堆積和增加電化學活性位點至關重要。在這項工作中，我們利用一種簡單的雙向冷凍鑄造和冷凍干燥方法，制備了由MXene納米片和微凝膠組裝而成的雙向排列的MXene雜化氣凝膠(A-MHA)。在A-MHAs中，雙向排列的結構與三維結構的微凝膠一起，可以通過暴露更多的活性位點和確保電解質的自由運輸，提高離子可及的表面積，并提供更多的無障礙通道。MXene微凝膠含量為40 wt%的A-MHA在1ag
-1時具有760 Fg
-1的高比電容，在1 mol
-1 H
2SO
4電解質中以100 mVs
-1循環10000次后具有97%的顯著循環性能。A-MHAs具有良好的電化學性能，在儲能領域具有潛在的應用前景。
圖1 A-MHA的制作工藝示意圖。
圖2. a和b單層MXene納米片的SEM和TEM圖像;c多層MXene納米片的HRTEM圖像和嵌入為SAED圖案;d Ti
3AlC
2相粉末和多層MXene納米片的XRD譜圖;e少層MXene納米片的拉曼光譜;f Ti2p元素多層MXene納米片的XPS譜。
圖3 a) A-MA和b) A-MHAs s的自組裝過程示意圖;c) A-MA、d) A-MHA-20%、e) A-MHA-40%和f) A-MHA-60%的側視圖SEM圖像。
圖4. a) A-MA、A-MA -20%、A-MA -40%、A-MA -60%和A-MA -80%的XRD圖譜和b)氮吸附和解吸等溫線。
圖5 a) GCD曲線, b)在電流密度從1到10 Ag
-1的GCD剖面計算的電容保留。
圖6. MXene微凝膠的含量對A-MHAs的電化學性能的影響。
圖7. A-MHA-40%//CNT海綿ASC裝置的電化學性能。
相關科研成果鄭州大學Feng-Mei Guo等人于2023年發表在RARE METALS (https://doi.org/10.1007/s12598-022-02189-6)上。原文：Bidirectionally aligned MXene hybrid aerogels assembled with MXene nanosheets and microgels for supercapacitors。
轉自《石墨烯研究》公眾號
