Synchronously manipulating Zn2+ transfer and hydrogen/oxygen evolution kinetics in MXene host electrodes toward symmetric Zn-ions micro-supercapacitor with enhanced areal energy density

材料科学 电极 电解质 化学工程 MXenes公司 电化学 介电谱 X射线光电子能谱 超级电容器 纳米技术 化学 物理化学 工程类
作者
Zhiqian Cao,Jimin Fu,Mingzai Wu,Tao Hua,Haibo Hu
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier BV]
卷期号:40: 10-21 被引量:119
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2021.04.047
摘要

Sluggish divalent charges (e.g., Zn2+) diffusion within MXene host electrodes due to the larger sizes and stronger coulomb interactions compared to those of dominant univalent charges is an essential issue in developing MXene-based microsupercapacitors (MSCs) of higher theoretical energy densities. Herein, MXene/bacterial cellulose fiber (BCF) hybrid films with effectively expanded interlayer spacing between re-stacked few-layered MXene sheets via homogeneous intercalation of BCF nanospacer were designed and prepared. The electrochemical testing and molecular dynamics simulation demonstrated the consequently widened ions-transport-channels between few-layered MXene sheets can effectively reduce the diffusion barrier of Zn2+ within the MXene/BCF host electrodes compared to pure MXene film electrodes without BCF nanospacer. Further in-situ Raman and ex-situ XPS spectroscopy characterizations suggest: the consequently accelerated Zn2+ diffusion involved adsorption/desorption featured charge storage, and followed electrochemical reaction of Zn2+ with oxygen terminal groups on the MXene flakes induced additional pseudocapacitance within the MXene/BCF host electrodes simultaneously contribute to the acquired superior areal capacitance of the fabricated symmetrical aqueous Zn-ions MSCs (ZMSCs) based on the MXene/BCF host electrodes and Zn(CF3SO3)2/polyacrylamide hydrogel electrolyte. Meanwhile, combined with doubled voltage window (1.2 V) benefiting from the cocurrently suppressed kinetics of hydrogen/oxygen evolution within the MXene/BCF host electrodes, a tremendously increased areal energy density (34.0 μWh cm−2) in comparison with that employing conventional H2SO4/polyacrylamide hydrogel electrolyte (0.6 V/8.6 μWh cm−2) is finally realized. The work demonstrates a simple and effective strategy to synchronously boost bivalent Zn2+ diffusion and depress hydrogen/oxygen evolution within MXene host electrodes toward symmetric ZMSCs of high areal energy density.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
loren313完成签到,获得积分0
3秒前
聪慧的石头完成签到,获得积分10
9秒前
吃小孩的妖怪完成签到 ,获得积分10
10秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
10秒前
14秒前
JOKER完成签到 ,获得积分10
18秒前
yutian发布了新的文献求助30
20秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
25秒前
研友_8Y26PL完成签到 ,获得积分10
29秒前
30秒前
31秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
38秒前
回首不再是少年完成签到,获得积分0
47秒前
泪是雨的旋律完成签到 ,获得积分10
47秒前
wangjing11完成签到,获得积分10
48秒前
yutian完成签到,获得积分10
49秒前
复杂的可乐完成签到 ,获得积分10
50秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
54秒前
ryan1300完成签到 ,获得积分10
54秒前
寄书长不达完成签到 ,获得积分10
56秒前
FSYHantis完成签到,获得积分10
57秒前
涛1完成签到 ,获得积分10
1分钟前
科研通AI5应助萝卜猪采纳,获得10
1分钟前
秋夜临完成签到,获得积分0
1分钟前
科研通AI5应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得20
1分钟前
唐泽雪穗应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
科研通AI5应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
laber应助科研通管家采纳,获得50
1分钟前
唐泽雪穗应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
面汤完成签到 ,获得积分10
1分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
1分钟前
Julian完成签到,获得积分10
1分钟前
笨笨完成签到 ,获得积分10
1分钟前
善善完成签到 ,获得积分10
1分钟前
收皮皮完成签到 ,获得积分10
1分钟前
呆萌冰彤完成签到 ,获得积分10
1分钟前
ZHANG完成签到 ,获得积分10
1分钟前
牛马完成签到 ,获得积分10
1分钟前
小g完成签到,获得积分10
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Acute Mountain Sickness 2000
Handbook of Milkfat Fractionation Technology and Application, by Kerry E. Kaylegian and Robert C. Lindsay, AOCS Press, 1995 1000
A novel angiographic index for predicting the efficacy of drug-coated balloons in small vessels 500
Textbook of Neonatal Resuscitation ® 500
The Affinity Designer Manual - Version 2: A Step-by-Step Beginner's Guide 500
Affinity Designer Essentials: A Complete Guide to Vector Art: Your Ultimate Handbook for High-Quality Vector Graphics 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5066549
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4288589
关于积分的说明 13360180
捐赠科研通 4107817
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2249428
邀请新用户注册赠送积分活动 1254849
关于科研通互助平台的介绍 1187136