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                      大連化物所MXene基高比能超級電容器研究取得新進展
                      2019-06-05   大连化学物理研究所 【

                        近日,中國科學院大连化学物理研究所二维材料与能源器件研究组研究员吴忠帅与中科院金属所研究员王晓辉团队合作,采用二维金属碳化物MXene为负极,碳纳米管为正极,具有氧化还原活性的对苯二酚为正极电解液添加剂,构建了氢离子“摇椅”式高比能超级电容器,相关成果发表在《美国化学会·纳米》(ACS Nano)上。

                      大連化物所MXene基高比能超級電容器研究取得新進展

                        MXene是一類二維金屬碳(氮)化物納米片,具有高體積比容量(1500F/cm3)和高质量比容量(380F/g),是一种非常有前景的超级电容器电极材料。然而,目前报道的大部分是水系对称型超级电容器,存在工作电压窗口较窄(一般为0.6 V)的问题,导致获得的能量密度较低。因此,为充分发挥MXene的高比容量的特点,急需发展高电压超级电容器,以获得高的能量密度。

                        最近,該研究團隊使用Ti3C2Tx MXene爲負極,碳納米管爲正極,硫酸溶液和硫酸-對苯二酚混合液分別爲負極和正極電解液,質子選擇性透過的Nafion膜爲隔膜,構建了氫離子“搖椅”式非對稱超級電容器。在充放電過程中,吸附在碳納米管上的對苯二酚發生可逆的去質子化和質子化過程,爲正極提供高赝電容;同時,伴隨著負極氫離子的插入和脫出,Ti3C2Tx中的钛元素發生可逆的氧化還原反應。獲得的MXene基非對稱超級電容器不僅實現了氫離子在正負極之間可逆快速移動,而且器件具有1.6V的高工作電壓和62Wh/kg的高能量密度,爲目前已報道的水系MXene基超級電容器的最高值。該工作爲MXene基非對稱、高比能超級電容器的構建提供了新的思路。

                        上述工作得到了國家自然科學基金、國家重點研發計劃等項目的資助。

                       
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