Ti3C2和Ti3C2复合材料的制备及其电化学性能研究

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随着全球经济的快速发展,化石燃料的枯竭和环境污染的加剧,迫切需要具有高效、清洁的特点的能源,并维持能源的合理,以及能源转换和存储相关的新技术。相比电池,超级电容器是功率较高的装置。电化学电容器(ECS,Electrochemical capacitors),也被称为超级电容器或双电层电容器,已经吸引了大量的关注,作为储能器件由于其功率密度高、充放电速度快–能力,优良的可逆性和循环寿命长,由于这些优点,超级电容器占据了许多的市场范围,从电子产品到运输的固定应用。在这篇文章中,我们展示了Ti3C2和Ti3C2复合材料在超级电容器中的应用。MXene基材料由于其独特的二维层状结构,较大的比表面积,显著的化学稳定性和导电性是超级电容器(ECS)的有前途的电极材料。二维层状Ti3C2由Ti3AlC2在HF中刻蚀而制备,制备的Ti3C2采用X射线衍射、扫描电子显微镜和X射线光电子能谱进行表征。并且制备好的Ti3C2在三电极系统下研究其作为超级电容器电极材料的电化学性能。经过研究发现经过刻蚀的比表面积达到11.70 m2/g。通过研究不同电解液下的电性能发现在1 mol/L NaClO?下电极显示一个比较好的结果,在0.5 A/g下达到110.3 F/g,并且对其通过电流密度1 A/g下进行循环寿命测试,经过1000次循环Ti3C2材料依然具有70%以上的电容保持率,由此可知该材料具有良好电化学稳定性。通过水热反应过程MoS2纳米粒子复合在Ti3C2上,随后制作了作为超级电容器电极材料。同时所制备的Ti3C2,二硫化钼和Ti3C2-MoS2采用X射线衍射、扫描电子显微镜进行表征。结果表明,二硫化钼纳米粒子的粒径小于200 nm并且成功的长在Ti3C2上。在1 A/g电流密度下进行电化学性质测试得到比电容是150.4 F/g,而Ti3C2的比电容为62.2 F/g,是Ti3C2的2.4倍。通过共沉淀将Ti3C2和Fe3O4复合在一起,随后制作了作为超级电容器负极材料。同时所制备的Ti3C2,Fe3O4和Ti3C2-Fe3O4采用X射线衍射、扫描电子显微镜和X射线光电子能谱进行表征。结果表明,二硫化钼纳米粒子的粒径小于40 nm。在三电极体系下以1 mol/L KOH作为电解液,1 A/g电流密度下Ti3C2,Fe3O4和Ti3C2-Fe3O4的比电容分别为85.3 F/g,256.2 F/g,456.4 F/g。和其他两种单体相比Ti3C2-Fe3O4表现更好的储能能力。
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