層狀雙氫氧化物(LDHs)是一種很有前途的能源材料，因?yàn)樗哂邢喈?dāng)大的理論容量和可調(diào)節(jié)的成分，但也受其固有的低導(dǎo)電性和團(tuán)聚性能的影響，因此，高電導(dǎo)率和活性表面基質(zhì)的精確雜交是解決這些問題的有效手段。在此，我們通過相互耦合協(xié)同，將3D FeNi-LDH陣列異質(zhì)組裝在基于Ti
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x的MXene納米片上，從而開發(fā)出層次納米雜化。FeNi-LDH陣列與Ti
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x MXene納米片之間的強(qiáng)界面相互作用和良好的電子耦合不僅提高了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、電導(dǎo)率和電解質(zhì)可及性，而且大大提高了氧化還原反應(yīng)動力學(xué)。所制備的Fe
1Ni
3-LDH/Ti
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x-MXene能量材料具有優(yōu)異的電導(dǎo)率和電容性能，所構(gòu)建的對稱超級電容器具有優(yōu)異的能量密度為94.1 Wh Kg
-1和功率密度為7431.8 W Kg
-1。該研究為開發(fā)具有穩(wěn)定界面和良好電化學(xué)性能的二維Mxene儲能器件提供了一種簡單有效的策略。
圖1 FeNi-LDH/Ti
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x-MXene納米雜化材料制備過程示意圖。
圖2 (a)分層和 (b)少層Ti
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x-MXene納米片的TEM圖像。(c) Fe
1Ni
3-LDH/Ti
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x-MXene納米雜化物的SEM和(d) TEM圖像。 (e)高分辨圖像。(f) SAED形象。(g) x射線衍射模式。(h-m) FeNi-LDH/Ti
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x-MXene納米雜化材料中C、Ti、O、Ni和Fe元素的元素映射。
圖3 (a)測量掃描，(b) Ti 2p， (c) Fe 2p和(d) Ni 2p的XPS譜圖。(e) Ti
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x-MXene和FeNi-LDH/Ti
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x-MXene納米雜化物的N
2吸附-脫附等溫線和孔隙分布。
圖4. Fe
1Ni
3-LDH、Ti
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x-MXene和FeNi-LDH/Ti
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x-MXene電極的電化學(xué)性能比較(a) 100 mV s
-1時的CV曲線。(b) Fe
1Ni
3-LDH/Ti
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x-MXene納米雜化材料在不同掃描速率下的CV曲線。(c)在3a g
-1處的GCD曲線。(d)不同電流密度下Fe
1Ni
3-LDH/Ti
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x-MXene納米雜化材料的GCD曲線。(e)特定的電容。(f) b值。(g) 100 mV s
-1選定掃描速率下的電容貢獻(xiàn)。(h)不同掃描速率下電容電容的歸一化貢獻(xiàn)率。(i)尼奎斯特圖。
圖5 SSC的電化學(xué)性能。(一)CV曲線。(b)GCD圖。(c)特定的電容。(d) Ragone圖。(e)循環(huán)性能和庫侖效率(在電流密度為5 a g
-1時測試)。(f)原理圖和數(shù)顯照片。
圖6 (a) Fe
1Ni
3-LDH/Ti
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x-MXene納米雜化材料的差分電荷密度。(b) OH
-吸附在Ti
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x-MXene納米片和Fe
1Ni
3-LDH/Ti
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x-MXene納米雜化膜上的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。(c) Fe
1Ni
3-LDH陣列、Ti
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2Tx-MXene和Fe
1Ni
3-LDH/Ti
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2Tx-MXene納米雜化的態(tài)密度(DOS)。(d) Fe
1Ni
3-LDH陣列和Fe
1Ni
3-LDH/Ti
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2Tx-MXene納米雜化的Fe/Ni-3d軌道的投射態(tài)密度(PDOS)。
相關(guān)科研成果由青島大學(xué)Lina Ma等人于2021年發(fā)表在Nano Energy.（https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106633）上。原文：Synergistically coupling of 3D FeNi-LDH arrays with Ti
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x-MXene nanosheets toward superior symmetric supercapacitor。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
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