印度瓜瓦哈蒂理工学院--具有氧化保护表面的石墨烯辅助凝胶化MXene用作具有出色性能的超级电容器电极

重量电容和体积电容是任何超级电容器设备的两个重要参数，但是迄今为止，在基于MXene电极的第一个品质因数方面，只有中等程度的成就。在这项研究中，借助于少量（5 wt％）的石墨烯，已采用MXene的界面逐层自组装技术来开发基于水凝胶的超级电容器电极，该电极在三电极设置中，2 mV/s时显示出653.7 F/g的优异重量电容。通过简单调整诸如胶凝时间和电解质保护的机械压缩之类的各种条件，还可以获得很高的面积（1442 mF cm^-2）和体积电容（约1522 F cm^-3）。考虑到MXene在升高的胶凝温度下易于氧化的事实，因此建立了这种纯环境胶凝方案来保护其氧化还原活性钛位点。由2D薄片网络组成的MXene-石墨烯杂化水凝胶结构可以充分利用MXene基面上的金属表面和氧化还原活性位，从而显示出出色的性能指标。这些杂化水凝胶即使在工业规模的质量负载下也显示出优异的循环稳定性，这可以为其在实际设备中的应用铺平道路。

Figure 1. MXene-石墨烯杂化水凝胶的开发方案，结构和组成性质

Figure 2. MXene-石墨烯杂化水凝胶的组成和光谱表征

Figure 3. MXene-石墨烯杂化水凝胶在三电极结构中的储能性能

Figure 4. 对称两电极装置配置中，不同胶凝时间的混合水凝胶的储能性能

Figure 5. 电解质辅助的机械压实水凝胶的体积储能性能

相关研究成果于2020年由印度瓜瓦哈蒂理工学院Uday Narayan Maiti课题组，发表在Carbon（doi.org/10.1016/j.carbon.2020.07.041）上。原文：Graphene aided gelation of MXene with oxidation protected surface for supercapacitor electrodes with excellent gravimetric performance。