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       層狀雙氫氧化物(LDHs)是一種很有前途的能源材料，因為它具有相當大的理論容量和可調節的成分，但也受其固有的低導電性和團聚性能的影響，因此，高電導率和活性表面基質的精確雜交是解決這些問題的有效手段。在此，我們通過相互耦合協同，將3D FeNi-LDH陣列異質組裝在基于Ti₃C₂T_x的MXene納米片上，從而開發出層次納米雜化。FeNi-LDH陣列與Ti₃C₂T_x MXene納米片之間的強界面相互作用和良好的電子耦合不僅提高了結構穩定性、電導率和電解質可及性，而且大大提高了氧化還原反應動力學。所制備的Fe₁Ni₃-LDH/Ti₃C₂T_x-MXene能量材料具有優異的電導率和電容性能，所構建的對稱超級電容器具有優異的能量密度為94.1 Wh Kg^-1和功率密度為7431.8 W Kg^-1。該研究為開發具有穩定界面和良好電化學性能的二維Mxene儲能器件提供了一種簡單有效的策略。
 
  
圖1 FeNi-LDH/Ti₃C₂T_x-MXene納米雜化材料制備過程示意圖。
 
  
圖2 (a)分層和 (b)少層Ti₃C₂T_x-MXene納米片的TEM圖像。(c) Fe₁Ni₃-LDH/Ti₃C₂T_x-MXene納米雜化物的SEM和(d) TEM圖像。 (e)高分辨圖像。(f) SAED形象。(g) x射線衍射模式。(h-m) FeNi-LDH/Ti₃C₂T_x-MXene納米雜化材料中C、Ti、O、Ni和Fe元素的元素映射。
 
  
圖3 (a)測量掃描，(b) Ti 2p， (c) Fe 2p和(d) Ni 2p的XPS譜圖。(e) Ti₃C₂T_x-MXene和FeNi-LDH/Ti₃C₂T_x-MXene納米雜化物的N₂吸附-脫附等溫線和孔隙分布。
 
  
圖4. Fe₁Ni₃-LDH、Ti₃C₂T_x-MXene和FeNi-LDH/Ti₃C₂T_x-MXene電極的電化學性能比較(a) 100 mV s^-1時的CV曲線。(b) Fe₁Ni₃-LDH/Ti₃C₂T_x-MXene納米雜化材料在不同掃描速率下的CV曲線。(c)在3a g^-1處的GCD曲線。(d)不同電流密度下Fe₁Ni₃-LDH/Ti₃C₂T_x-MXene納米雜化材料的GCD曲線。(e)特定的電容。(f) b值。(g) 100 mV s^-1選定掃描速率下的電容貢獻。(h)不同掃描速率下電容電容的歸一化貢獻率。(i)尼奎斯特圖。
 
 
圖5 SSC的電化學性能。(一)CV曲線。(b)GCD圖。(c)特定的電容。(d) Ragone圖。(e)循環性能和庫侖效率(在電流密度為5 a g^-1時測試)。(f)原理圖和數顯照片。
 
  
圖6 (a) Fe₁Ni₃-LDH/Ti₃C₂T_x-MXene納米雜化材料的差分電荷密度。(b) OH^-吸附在Ti₃C₂T_x-MXene納米片和Fe₁Ni₃-LDH/Ti₃C₂T_x-MXene納米雜化膜上的結構優化。(c) Fe₁Ni₃-LDH陣列、Ti₃C₂Tx-MXene和Fe₁Ni₃-LDH/Ti₃C₂Tx-MXene納米雜化的態密度(DOS)。(d) Fe₁Ni₃-LDH陣列和Fe₁Ni₃-LDH/Ti₃C₂Tx-MXene納米雜化的Fe/Ni-3d軌道的投射態密度(PDOS)。
  
        相關科研成果由青島大學Lina Ma等人于2021年發表在Nano Energy.（https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106633）上。原文：Synergistically coupling of 3D FeNi-LDH arrays with Ti₃C₂T_x-MXene nanosheets toward superior symmetric supercapacitor。

轉自《石墨烯研究》公眾號