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3D MXene Architectures for Efficient Energy Storage and Conversion

材料科学 储能 电催化剂 MXenes公司 纳米技术 多孔性 氮化物 电化学储能 超级电容器 能量转换 电化学 图层(电子) 电极 复合材料 化学 功率(物理) 物理 量子力学 物理化学 热力学
作者
Ke Li,Meiying Liang,Hao Wang,Xuehang Wang,Yanshan Huang,João Coelho,Sergio Pinilla,Yonglai Zhang,Fangwei Qi,Valeria Nicolosi,Yuxi Xu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:30 (47) 被引量:384
标识
DOI:10.1002/adfm.202000842
摘要

Abstract 2D transition metal carbides and/or nitrides (MXenes), by virtue of high electrical conductivity, abundant surface functional groups and excellent dispersion in various solvents, are attracting increasing attention and showing competitive performance in energy storage and conversion applications. However, like other 2D materials, MXene nanosheets incline to stack together via van der Waals interactions, which lead to limited number of active sites, sluggish ionic kinetics, and finally ordinary performance of MXene materials/devices. Constructing 2D MXene nanosheets into 3D architectures has been proven to be an effective strategy to reduce restacking, thus providing larger specific surface area, higher porosity, and shorter ion and mass transport distance over normal 1D and 2D structures. In this review, the commonly used strategies for manufacturing 3D MXene architectures (3D MXenes and 3D MXene‐based composites) are summarized, such as template, assembly, 3D printing, and other methods. Special attention is also given to the structure–property relationships of 3D MXene architectures and their applications in electrochemical energy storage and conversion, including supercapacitors, rechargeable batteries, and electrocatalysis. Finally, the authors propose a brief perspective on future opportunities and challenges for 3D MXene architectures/devices.
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