【摘 要】
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MXene作为新兴的二维材料因其良好的亲水性和导电性,是理想的超级电容器电极材料而受到学者广泛的关注。然而MXene自身的自堆叠的特性降低了材料表面积,影响超级电容器性能。本文旨在降低MXene自堆叠程度,通过改变制膜工艺和加入赝电容材料Mn O_2纳米线增大膜与电解液的接触面积,增大离子扩散速率,进而提高材料的质量比电容,具体研究内容如下:Li F和HCl混合腐蚀Ti_3Al C_2得到的二维T
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MXene作为新兴的二维材料因其良好的亲水性和导电性,是理想的超级电容器电极材料而受到学者广泛的关注。然而MXene自身的自堆叠的特性降低了材料表面积,影响超级电容器性能。本文旨在降低MXene自堆叠程度,通过改变制膜工艺和加入赝电容材料Mn O2纳米线增大膜与电解液的接触面积,增大离子扩散速率,进而提高材料的质量比电容,具体研究内容如下:Li F和HCl混合腐蚀Ti3Al C2得到的二维Ti3C2Tx作为基础材料,经真空蒸发制得自支撑薄膜。真空蒸发诱导自组装薄膜降低了膜内的堆叠程度,该膜相比真空辅助抽滤膜具有更高的导电率和更低的致密度（1.4×105S/m,1.5 g/cm3）。蒸发自组装膜的比电容高达168.5 F/g,是抽滤膜的2.15倍且具有优秀的倍率性能和稳定性。1 mol/L H2SO4电解液表现出最佳的电容性能。真空蒸发诱导工艺制备不同厚度的膜,膜厚度为5μm时,蒸发自组装膜在10 m V/s下表现出188.93 F/g,具有良好的稳定性;随着厚度增加,比电容随之下降,达到一定厚度时比电容保持稳定。当厚度为45μm时,在5 m V/s下的比电容为91.6 F/g,同时还具有良好的力学性能。改变Mn O2纳米线表面电性与Ti3C2Tx胶体直接混合,真空辅助抽滤制膜。膜中加入赝电容材料作为中间层增大了膜内的层间距,提高薄膜的比电容。Mn O2含量增大使比电容增大,当含量为16.7%时比电容可达116 F/g,性能提高了70%,而且还具有良好的导电性和倍率性能。
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