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用于微型超级电容器的工程 MXene 量子点具有出色的电容行为

Nano Energy ( IF 16.8 ) Pub Date : 2024-01-24 , DOI: 10.1016/j.nanoen.2024.109332
Wenwen Liu , Dan Luo , Maiwen Zhang , Jiangtao Chen , Matthew Li , Anna Chen , Shibo Xi , Aiping Yu


微型超级电容器(MSC)作为小型化便携式/可穿戴电子产品的有希望的候选者而引起了极大的关注,但它们仍然存在电化学性能不理想(例如能量密度不足、倍率性能平庸)的问题,从而阻碍了其广泛应用。在这里,提出了一种通过缩小到量子点尺度、掺杂杂原子以及引入缺陷和官能团来实现协同表面和结构工程策略来调节Ti3C2TX MXene的物理化学性质。令人鼓舞的是,基于富含缺陷的氮掺杂 Ti3C2Tx 量子点(QD)的 MSC 具有优异的电化学性能,如大工作电压(离子液体中 3.0 V,水性电解质中 1.0 V),甚至在 1000 下也具有完美的矩形 CV 形状。 V·s−1、33.1 F·cm−3 的高体积电容以及 10000 次循环后的优异循环稳定性。通过实验表征和密度泛函理论计算,MSCs的卓越性能主要归功于Ti3C2TX QDs的特殊化学态以及独特的表面和结构特征,它提供了丰富的活性位点,缩短了离子扩散路径,促进了离子/电子传输,并提供增强的电容。该工作为高性能MSC的设计提供了新的策略,也为MXene量子点在其他能源相关领域的应用提供了参考。




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更新日期:2024-01-24
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