MXene因其极高的理论电容、优异的金属导电性和快速的表面氧化还原反应,而广泛应用于储能领域。然而,由于Ti3C2TX纳米片间弱相互作用以及水分子插层导致MXene纤维的连续湿法制备面临挑战。虽然聚合物可以作为粘结剂增强Ti3C2TX纳米片间的界面作用,但在MXene纤维(MF)中引入第二组分(通常是电化学惰性成分)会导致纤维性能下降。此外,通常需要对化学刻蚀的MAX进行多步分离以获得大尺寸单层MXene纳米片来实现湿法纺丝,不可避免地造成MAX前体的浪费。
图1展示了干法纺制MF的流程。
图2对制备的MXene材料做了相应的表征,并探究了浆料浓度和喷丝头直径对干法纺丝的影响规律。
图3探究了收缩率对MF纤维直径、强度、电导率以及电化学性能的影响。
图4对氮掺杂的MF做了相应的XPS测试,探究了不同温度对MF氮掺杂的影响以及氮掺杂MXene的形成机理。
图5测试了氮掺杂前后MF的电化学性能,结果表明MF-3具有优异的倍率性能和高的体积容量。
图6表征了基于MF-3的全固态对称纤维状超级电容器的电化学性能并展示其潜在应用。
该工作以“Rheology Engineering for Dry-Spinning Robust N-Doped MXene Sediment Fibers toward Efficient Charge Storage”为题发表在《Small》上(doi:10.1002/smll.202304687)。文章第一作者是南京工业大学硕士生夏忠明,该研究得到国家自然科学基金的支持。
原文链接:https://doi.org/10.1002/smll.202304687
通讯作者简介
孙庚志,南京工业大学先进材料研究院教授、博士生导师、江苏特聘教授。近年来在Angewandte Chemie-International Edition、Advanced Materials、Materials Today、Advanced Functional Materials、ACS Nano、Nano Letters等国际期刊发表SCI论文170余篇,6篇入选ESI高被引论文,1篇入选热点文章。先后主持国家自然科学基金2项、江苏省自然科学基金1项、江苏省六大人才高峰B类项目。
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