二维 MXene（Ti3CNTx）具有金属导电性、超高电容和出色的柔韧性，因此被认为是最有希望用于柔性超级电容器的电极材料。然而，它在电极制造过程中存在严重的重新堆叠问题，限制了电极中的离子传输动力学和离子的可及性，尤其是在电极表面的法线方向。在此，作者报告了一种 NH3 诱导的原位蚀刻策略，用于制造高性能柔性超级电容器的三维互联多孔 MXene/ 碳点（p-MC）薄膜。预叠层碳点（CD）首先会阻止 MXene 的重新堆积，从而暴露出更多的内部电化学活性位点。部分分解的 CD 会生成 NH3，用于原位蚀刻 MXene 纳米片，形成三维互联的 p-MC 薄膜。得益于结构优势和三维互联离子传输通道，p-MC 薄膜电极获得了出色的重力电容（2 A g^-1 时为 688.9 F g^-1）和卓越的速率能力。此外，将优化的 p-MC 电极组装成非对称固态柔性超级电容器，具有高能量密度和优异的循环稳定性，表明 p-MC 电极在实际应用中大有可为。

 
Fig 1. p-MC 薄膜制造工艺示意图以及 p-MC 薄膜与传统纯 MXene 薄膜相比的优势
 

Fig 2. a p-MC 薄膜的顶视图和 b 截面扫描电子显微镜图像。 c 纯 MXene 薄膜的顶视图和 d 截面扫描电子显微镜图像。e p-MC 和 f 纯 MXene 薄膜的 C 1s XPS 光谱。
 

Fig 3. a CD 在 TG-MS 热解过程中的气态演化曲线 b CD 在不同温度下的 TG-FTIR 挥发物光谱 c p-MC 薄膜的转化过程示意图。
 

Fig 4. a 纯 MXene 和 p-MC 薄膜在 5 mV s -1 时的 CV 曲线 b p-MC 薄膜在 5 至 500 mV s ^-1 时的 CV 曲线 c 纯 MXene 和 p-MC 薄膜的重力电容与电流密度的关系 d 纯 MXene 和 p-MC 薄膜的奈奎斯特曲线 e 对数（阳极峰值电流）与对数（扫描速率）的关系 f 新 MXene 和 p-MC 薄膜的电容贡献率比较d 纯 MXene 和对 MC 薄膜的奈奎斯特图。 e 对数（阳极峰值电流）与对数（扫描速率）的关系图。 f 在 5 mV s.^-1 的扫描速率下，纯 MXene 和对 MC 薄膜的电容贡献比较。
 

Fig 5. a 纯 MXene 和交流薄膜在 5 mV s -1 时的 CV 曲线；b 纯 MXene 和基于 p-MC 的不对称全固态柔性超级电容器在 1 A g^-1 电流密度下的 GCD 曲线；c p-MC 和其他 MXene 超级电容器的 Ragone 图；d 基于 p-MC 的超级电容器在 8 A g^-1 电流密度下的循环稳定性能。g 基于 p-MC 的超级电容器在不同弯曲角度下的光学照片。
 
       相关研究工作由西南交通大学Weiqing Yang和Yan Liu课题组于2023年共同发表在《Nano-Micro Letters》期刊上，NH₃‑Induced In Situ Etching Strategy Derived 3D‑Interconnected Porous MXene/Carbon Dots Films for High Performance Flexible Supercapacitors，原文链接：https://doi.org/10.1007/s40820-023-01204-4

转自《石墨烯研究》公众号