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Pillared Structure Design of MXene with Ultralarge Interlayer Spacing for High-Performance Lithium-Ion Capacitors
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2017-01-07 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsnano.6b07668 Jianmin Luo 1 , Wenkui Zhang 1 , Huadong Yuan 1 , Chengbin Jin 1 , Liyuan Zhang 1 , Hui Huang 1 , Chu Liang 1 , Yang Xia 1 , Jun Zhang 1 , Yongping Gan 1 , Xinyong Tao 1
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2017-01-07 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsnano.6b07668 Jianmin Luo 1 , Wenkui Zhang 1 , Huadong Yuan 1 , Chengbin Jin 1 , Liyuan Zhang 1 , Hui Huang 1 , Chu Liang 1 , Yang Xia 1 , Jun Zhang 1 , Yongping Gan 1 , Xinyong Tao 1
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Two-dimensional transition-metal carbide materials (termed MXene) have attracted huge attention in the field of electrochemical energy storage due to their excellent electrical conductivity, high volumetric capacity, etc. Herein, with inspiration from the interesting structure of pillared interlayered clays, we attempt to fabricate pillared Ti3C2 MXene (CTAB–Sn(IV)@Ti3C2) via a facile liquid-phase cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) prepillaring and Sn4+ pillaring method. The interlayer spacing of Ti3C2 MXene can be controlled according to the size of the intercalated prepillaring agent (cationic surfactant) and can reach 2.708 nm with 177% increase compared with the original spacing of 0.977 nm, which is currently the maximum value according to our knowledge. Because of the pillar effect, the assembled LIC exhibits a superior energy density of 239.50 Wh kg–1 based on the weight of CTAB–Sn(IV)@Ti3C2 even under higher power density of 10.8 kW kg–1. When CTAB–Sn(IV)@Ti3C2 anode couples with commercial AC cathode, LIC reveals higher energy density and power density compared with conventional MXene materials.
中文翻译：
具有高性能锂离子电容器的超大层间间距的MXene的柱状结构设计
二维过渡金属碳化物材料（称为MXene）由于其优异的导电性，高体积容量等特性而在电化学储能领域引起了广泛关注。在此，我们从有柱状夹层粘土有趣的结构中获得启发尝试通过一种简便的液相十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）预成柱和Sn 4+柱化方法来制备带柱状的Ti 3 C 2 MXene（CTAB–Sn（IV）@Ti 3 C 2）。Ti 3 C 2的层间距MXene可以根据插入的预起毛剂（阳离子表面活性剂）的大小进行控制，并且可以达到2.708 nm，与原始间距0.977 nm相比增加了177％，根据我们的知识，这是目前的最大值。由于支柱效应，即使在更高的功率密度10.8 kW kg –1的情况下，基于CTAB–Sn（IV）@Ti 3 C 2的重量，组装的LIC仍具有239.50 Wh kg –1的优异能量密度。当CTAB–Sn（IV）@Ti 3 C 2阳极与商用AC阴极耦合时，与传统的MXene材料相比，LIC显示出更高的能量密度和功率密度。
更新日期：2017-01-07
中文翻译：
具有高性能锂离子电容器的超大层间间距的MXene的柱状结构设计
二维过渡金属碳化物材料（称为MXene）由于其优异的导电性，高体积容量等特性而在电化学储能领域引起了广泛关注。在此，我们从有柱状夹层粘土有趣的结构中获得启发尝试通过一种简便的液相十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）预成柱和Sn 4+柱化方法来制备带柱状的Ti 3 C 2 MXene（CTAB–Sn（IV）@Ti 3 C 2）。Ti 3 C 2的层间距MXene可以根据插入的预起毛剂（阳离子表面活性剂）的大小进行控制，并且可以达到2.708 nm，与原始间距0.977 nm相比增加了177％，根据我们的知识，这是目前的最大值。由于支柱效应，即使在更高的功率密度10.8 kW kg –1的情况下，基于CTAB–Sn（IV）@Ti 3 C 2的重量，组装的LIC仍具有239.50 Wh kg –1的优异能量密度。当CTAB–Sn（IV）@Ti 3 C 2阳极与商用AC阴极耦合时，与传统的MXene材料相比，LIC显示出更高的能量密度和功率密度。
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