中國儲能網(wǎng)訊：近日，中國科學院大連化學物理研究所二維材料與能源器件研究組研究員吳忠?guī)泩F隊通過在KOH溶液中震蕩處理二維金屬碳化物納米片（MXene），成功制備了層間距擴大的堿化MXene納米帶，并發(fā)現(xiàn)其具有優(yōu)異的儲鈉和儲鉀性能。相關(guān)研究成果發(fā)表在《納米能源》（Nano Energy）雜志上（DOI: 10.1016/j.nanoen.2017.08.002）。
MXene是一類新型二維金屬碳（氮）化物納米片，常見的Ti3C2MXene片已被證實是一種先進儲能電極材料，但傳統(tǒng)由氫氟酸刻蝕制備的MXene材料存在層數(shù)堆疊嚴重、層間距較小，作為電極材料時比容量較低且循環(huán)性能差等問題。因此，急需開發(fā)結(jié)構(gòu)和性能穩(wěn)定的MXene基新型儲能材料。
該研究團隊發(fā)展了一種KOH溶液震蕩處理Ti3C2MXene的新策略，一步法實現(xiàn)了堿化Ti3C2MXene納米帶（a-Ti3C2MNRs）的制備，a-Ti3C2MNRs具有較大的層間距（12.5?）、窄的寬度（6-22nm）、超薄厚度以及開放的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，具有發(fā)達的離子和電子快速傳輸通道，顯著提高了電極結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn)，a-Ti3C2MNRs可用作高容量鈉離子電池（SIBs）和鉀離子電池（PIBs）負極材料，在電流密度為20mA/g時，SIBs和PIBs的可逆容量分別為168mAh/g和136mAh/g；當電流密度增大至200mA/g時，可逆容量分別為84mAh/g和78mAh/g；同時，SIBs和PIBs都表現(xiàn)出良好循環(huán)穩(wěn)定性，在200mA/g的高電流密度下循環(huán)500次后，可逆容量仍可分別保持在50mAh/g和42mAh/g，優(yōu)于大多數(shù)已報道的MXene基電極材料。該方法有望推廣至其它三維MXene新型結(jié)構(gòu)的構(gòu)建中，并拓寬MXene類材料的應用范圍。
上述工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、國家青年千人計劃、遼寧省自然科學基金、中國博士后基金等項目的資助。
二維金屬碳化物（MXene）基儲能材料研究取得新進展
