【摘 要】
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二维过渡金属碳/氮化物（MXene）自问世以来,在超级电容器和离子电池领域得到了广泛的研究和应用。然而,MXene在循环过程中容易发生堆叠,导致活性位点丢失,致使材料的电化学性能下降。因此,解决MXene本身固有的局限性,实现高容量和高稳定性,对MXene的发展具有重要意义。采用氢氟酸制备了多层V2CTx,以过硫酸铵为氧化剂通过常温氧化法制备了N/S-V2CTx@VOx复合材料。N、S共掺杂增加了
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二维过渡金属碳/氮化物（MXene）自问世以来,在超级电容器和离子电池领域得到了广泛的研究和应用。然而,MXene在循环过程中容易发生堆叠,导致活性位点丢失,致使材料的电化学性能下降。因此,解决MXene本身固有的局限性,实现高容量和高稳定性,对MXene的发展具有重要意义。采用氢氟酸制备了多层V2CTx,以过硫酸铵为氧化剂通过常温氧化法制备了N/S-V2CTx@VOx复合材料。N、S共掺杂增加了材料的活性位点,提升了材料的氧化还原活性,衍生的VOx提供了部分赝电容并抑制材料在循环过程中坍塌、堆积现象。探讨了不同反应浓度和不同反应时间对材料的电化学性能的影响,当过硫酸铵的浓度为0.075 mmol·L-1、反应时间为6 h时制备的N/S-V2CTx@VOx在Li2SO4电解液中的比容量可达158.7 F·g-1,是原始V2CTx的2.3倍,且充放电循环2000次后容量无明显衰减。利用V2CTx作为锌离子电池电解液添加剂,探究了不同V2CTx添加剂浓度对电池电化学性能的影响。MXene添加剂可以显著提高电解液的导电率,缩短Zn2+的传输路径,诱导Zn2+均匀沉积从而避免锌枝晶的生长,提高了电池的循环寿命。当V2CTx添加剂的浓度为0.1 mg·m L-1时,在1 A·g-1电流密度下经过500次循环后比容量仍可达122.7 m Ah·g-1,容量保持率为89.5%。采用不同浓度的V2CTx悬浮液进行自然氧化制备了V2CTx@VOx复合材料。衍生的氧化物一方面可提升材料的氧化还原活性并提供较大的容量;另一方面可缓解循环过程中引起的结构坍塌,提高材料的循环稳定性。当V2CTx的浓度为0.2 mg·m L-1时生成的氧化产物性能最佳,在0.2 A·g-1电流密度下,经过500圈循环后仍可提供68.5 m Ah·g-1的可逆容量,其容量保持率为73.5%。图40幅;表2个;参137篇。
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