MXenes材料是一類具有二維層狀結構的金屬碳化物和金屬氮化物材料,它外形類似于片片相疊的薯片。它具有許多的特性包括元素組成和結構的可調性,金屬特性,載流子遷移各向異性,良好的光學和機械性能等。
二維層狀材料MXene因具有高的電子電導率和離子擴散速率而在電化學儲能領域擁有廣闊的發展前景。但層層堆疊MXene活性位點較少且不利于離子的傳輸,因此難以滿足未來的需求。
我們通過NaOH溶液誘導的方法制備了三維交聯褶皺狀的Ti3C2 MXene,然后用其負載具有高活性位點的NiCoP納米顆粒,從而得到了一種三維交聯多孔結構的Ti3C2/NiCoP復合材料(圖1)。在該復合材料中,三維交聯褶皺狀的Ti3C2構建了一個3D的導電網絡,且其大的比表面積和豐富的孔道有利于材料與電解液充分接觸并的離子傳輸。這種MXene結構也可以地容納NiCoP活性顆粒在鈉化過程中的體積膨脹并阻止材料的聚集和粉化。與此同時,NiCoP雙金屬磷化物則擁有者豐富的氧化還原反應活性位點,高的電子電導率和低的電荷轉移電阻。NiCoP和Ti3C2MXene材料間的協同效應使該復合材料具有高的結構穩定性和電化學活性,因而材料表現出了的電化學性能(圖2)。在1 A g-1循環2000次后,該Ti3C2/NiCoP復合材料仍然有著261.7 mAh g-1的比容量。這種將高活性材料與3D褶皺狀Ti3C2 MXene相復合策略也可用于制備其他新型電極以用于高性能儲能器件。
圖1Ti3C2/NiCoP復合材料的制備流程
圖2 Ti3C2/NiCoP復合材料的電化學性能
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