具有独特的三维（3D）宏观多孔结构的水凝胶是超级电容器中诱人的电极材料，因为它们具有优异的电解质渗透性和快速的电子/离子传输能力。在本文中，在氨水和水合肼存在的情况下，通过一种简便的一步水热方法，通过层状结构的氧化石墨烯（GO）和MXene（Ti₃C₂）纳米片的自组装，制备了圆柱型3D宏观石墨烯/MXene基水凝胶（GMH）。发现GO在水热过程中会自动收敛到3D宏观多孔石墨烯骨架中，而Ti₃C₂纳米片能够阻止石墨烯纳米片堆积。与纯石墨烯水凝胶相比，所制备的GMH表现出更大的比表面积161.1 m² g^-1和更高的孔体积0.5 cm³ g^-1。使用GMH作为电极的对称超级电容器，在500 W kg^-1和5000 W kg^-1的不同功率密度下分别表现出9.3 Wh kg^-1和5.7 Wh kg^-1的高能量密度，以及出色的长期循环稳定性，在超过10,000个连续充放电循环的过程中，没有电容损失。制备的3D宏观GMH的策略有望实现基于石墨烯和MXene的高性能水凝胶电极，用于电化学储能。
 
Figure 1. （a）GMH的合成示意图。（b）GMH和GH的数码照片。
 

Figure 2. GMH的（a,b）SEM图像和（c）TEM图像（插图：GMH的HRTEM）。（d）GMH和GH的N₂吸附-解吸等温线。
 
 
Figure 3. （a）GMH基SC在不同扫描速率下的CV曲线；（b）GMH基SC在各种电流密度下的GCD曲线；（c）GMH基SC的Ragone图；（d）GMH基SC在4 A g^-1下的循环稳定性。
 
       相关研究成果于2020年由香港理工大学Siu Wing Or课题组，发表在APL Mater.（doi.org/10.1063/5.0015426）上。原文：Self-assembled three-dimensional macroscopic graphene/MXene-based hydrogel as electrode for supercapacitor。

转自《石墨烯杂志》公众号：