二维过渡金属碳化物和氮化物(称为MXenes)是有前途的储能材料。尽管已在超级电容器中使用MXene电极证明了优异的电容性能,但相对较高的电阻和低效的分离工艺限制了材料的应用。这项工作报告了一种创新的简便方法,结合等离子剥落技术来制造石墨烯包裹的MXene。该方法包括两个关键方面:1)将氧化石墨(GO)掺入MXene中;以及2)GO改性MXene的等离子去角质。所得材料表示为MXene@rGO,MXene表面具有层状结构的还原氧化石墨烯。使用MXene@rGO材料制造全固态柔性超级电容器。与常规MXene相比,MXene@rGO超级电容器的比电容高出两倍,并且具有出色的充电/放电和机械稳定性。这项研究有可能导致开发新的电极材料,从而大大提高储能能力。

Figure 1. 带有结构演化的MXene@rGO的合成示意图

Figure 2. (a)MAX,(b)MXene,(c,d)MXene@GO和(e,f)MXene@rGO的SEM图像

Figure 3. (a)MAX,(b)MXene和(c,d)MXene@rGO的TEM图像

Figure 4. (a,b)MXene和(c,d)MXene@rGO的CV和恒电流充放电曲线。

Figure 5. MXene和MXene@rGO(a)的奈奎斯特图和(b)充电/放电周期。
Figure 6. (a)由三个串联的设备供电的红色LED;(b)不同变形和数码摄影下设备的CV曲线
相关研究成果于2019年由密西根州立大学Keliang Wang课题组,发表在Energy Storage Materials(https://doi.org/10.1016/j.ensm.2019.04.029)上。原文:Graphene wrapped MXene via plasma exfoliation for all-solid-state flexible supercapacitors。