层状双氢氧化物(LDHs)是一种很有前途的能源材料，因为它具有相当大的理论容量和可调节的成分，但也受其固有的低导电性和团聚性能的影响，因此，高电导率和活性表面基质的精确杂交是解决这些问题的有效手段。在此，我们通过相互耦合协同，将3D FeNi-LDH阵列异质组装在基于Ti₃C₂T_x的MXene纳米片上，从而开发出层次纳米杂化。FeNi-LDH阵列与Ti₃C₂T_x MXene纳米片之间的强界面相互作用和良好的电子耦合不仅提高了结构稳定性、电导率和电解质可及性，而且大大提高了氧化还原反应动力学。所制备的Fe₁Ni₃-LDH/Ti₃C₂T_x-MXene能量材料具有优异的电导率和电容性能，所构建的对称超级电容器具有优异的能量密度为94.1 Wh Kg^-1和功率密度为7431.8 W Kg^-1。该研究为开发具有稳定界面和良好电化学性能的二维Mxene储能器件提供了一种简单有效的策略。
 
  
图1 FeNi-LDH/Ti₃C₂T_x-MXene纳米杂化材料制备过程示意图。
 
  
图2 (a)分层和 (b)少层Ti₃C₂T_x-MXene纳米片的TEM图像。(c) Fe₁Ni₃-LDH/Ti₃C₂T_x-MXene纳米杂化物的SEM和(d) TEM图像。 (e)高分辨图像。(f) SAED形象。(g) x射线衍射模式。(h-m) FeNi-LDH/Ti₃C₂T_x-MXene纳米杂化材料中C、Ti、O、Ni和Fe元素的元素映射。
 
  
图3 (a)测量扫描，(b) Ti 2p， (c) Fe 2p和(d) Ni 2p的XPS谱图。(e) Ti₃C₂T_x-MXene和FeNi-LDH/Ti₃C₂T_x-MXene纳米杂化物的N₂吸附-脱附等温线和孔隙分布。
 
  
图4. Fe₁Ni₃-LDH、Ti₃C₂T_x-MXene和FeNi-LDH/Ti₃C₂T_x-MXene电极的电化学性能比较(a) 100 mV s^-1时的CV曲线。(b) Fe₁Ni₃-LDH/Ti₃C₂T_x-MXene纳米杂化材料在不同扫描速率下的CV曲线。(c)在3a g^-1处的GCD曲线。(d)不同电流密度下Fe₁Ni₃-LDH/Ti₃C₂T_x-MXene纳米杂化材料的GCD曲线。(e)特定的电容。(f) b值。(g) 100 mV s^-1选定扫描速率下的电容贡献。(h)不同扫描速率下电容电容的归一化贡献率。(i)尼奎斯特图。
 
 
图5 SSC的电化学性能。(一)CV曲线。(b)GCD图。(c)特定的电容。(d) Ragone图。(e)循环性能和库仑效率(在电流密度为5 a g^-1时测试)。(f)原理图和数显照片。
 
  
图6 (a) Fe₁Ni₃-LDH/Ti₃C₂T_x-MXene纳米杂化材料的差分电荷密度。(b) OH^-吸附在Ti₃C₂T_x-MXene纳米片和Fe₁Ni₃-LDH/Ti₃C₂T_x-MXene纳米杂化膜上的结构优化。(c) Fe₁Ni₃-LDH阵列、Ti₃C₂Tx-MXene和Fe₁Ni₃-LDH/Ti₃C₂Tx-MXene纳米杂化的态密度(DOS)。(d) Fe₁Ni₃-LDH阵列和Fe₁Ni₃-LDH/Ti₃C₂Tx-MXene纳米杂化的Fe/Ni-3d轨道的投射态密度(PDOS)。
  
        相关科研成果由青岛大学Lina Ma等人于2021年发表在Nano Energy.（https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106633）上。原文：Synergistically coupling of 3D FeNi-LDH arrays with Ti₃C₂T_x-MXene nanosheets toward superior symmetric supercapacitor。

转自《石墨烯研究》公众号