Cation-induced Ti3C2Tx MXene hydrogel for capacitive energy storage

插层(化学) 电解质 超级电容器 电化学 材料科学 电容 扩散 储能 电容感应 密度泛函理论 化学工程 纳米技术 电极 自愈水凝胶 化学 无机化学 高分子化学 电气工程 功率(物理) 物理化学 工程类 物理 计算化学 热力学 量子力学
作者
Zhirong Zhang,Zhongping Yao,Yang Li,Songtao Lu,Xiaohong Wu,Zhaohua Jiang
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:433: 134488-134488 被引量:68
标识
DOI:10.1016/j.cej.2021.134488
摘要

To date, Ti3C2Tx MXene has been a promising candidate for energy storage field, however the construction of 3D MXene hydrogel with their inherent hydrophilicity and high conductivity remains a challenge. Herein, a series of Ti3C2Tx MXene hydrogel was fabricated successfully via a facile and fast cation-induced strategy. Typically, the formation of hydrogel is stem from the quick cross-linking of Ti3C2Tx nanosheets, accompanying with the intercalation of high-concentration cation between the layers. Characterization analyses have demonstrated that the cation-induced Ti3C2Tx hydrogel possesses 3D porous structure and controllable basal spacing, which could synergistically facilitate fast diffusion of electrolyte ions and accessibility of electrochemical active sites. Density functional theory (DFT) calculation shows that larger hydrated radii and more intercalated cation are favorable for the expansion of basal spacing thermodynamically. As a result, the excellent capacitance and high rate-capability are both realized in cation-induced Ti3C2Tx hydrogels. Especially, as-synthesized Al-Ti3C2Tx hydrogel delivery a remarkable capacitance of 675F/g at 1 A/g, along with a specific energy density of 46 Wh/kg when the power density is 349 h/kg, which is superior to the previous reported Ti3C2Tx electrodes. Besides, the well-designed H-Ti3C2Tx hydrogel still achieves 206F/g capacitance when the scan rate is up to 1 V/s, and it could withstand 5000 cycles with only 8% loss of capacitance. This work not only illuminates a straightforward way to construct high-performance MXene electrode for capacitive energy storage, but also provides a new guideline over the manipulation of interlayer spacing and morphology of 2D colloid materials.
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
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
善良的书本完成签到,获得积分10
刚刚
ZX0501完成签到,获得积分10
刚刚
小王子发布了新的文献求助10
1秒前
十元发布了新的文献求助10
2秒前
Vivian完成签到 ,获得积分10
2秒前
2秒前
望其项背完成签到,获得积分10
3秒前
breath完成签到,获得积分10
3秒前
石头完成签到,获得积分10
4秒前
英姑应助Claudplz采纳,获得10
4秒前
香芹又青完成签到,获得积分10
5秒前
Azusa发布了新的文献求助10
6秒前
8秒前
8秒前
8秒前
9秒前
Phi.Wang发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
有机分子笼完成签到,获得积分10
10秒前
Thea完成签到 ,获得积分10
12秒前
12秒前
scanker1981完成签到,获得积分10
12秒前
机智的三国菌完成签到,获得积分10
12秒前
王路飞发布了新的文献求助10
13秒前
zxh123发布了新的文献求助10
13秒前
14秒前
koutianle完成签到 ,获得积分10
15秒前
刘先生发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
热心的幼旋完成签到,获得积分20
16秒前
17秒前
一路硕博发布了新的文献求助10
17秒前
桐桐应助石头采纳,获得10
18秒前
杳子尧发布了新的文献求助10
18秒前
19秒前
科研通AI5应助猫小咪采纳,获得10
19秒前
neckerzhu完成签到 ,获得积分10
20秒前
若水完成签到,获得积分10
21秒前
滚筒洗衣机完成签到,获得积分10
21秒前
周周完成签到,获得积分10
21秒前
高分求助中
All the Birds of the World 4000
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 3000
Animal Physiology 2000
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 2000
Am Rande der Geschichte : mein Leben in China / Ruth Weiss 1500
CENTRAL BOOKS: A BRIEF HISTORY 1939 TO 1999 by Dave Cope 1000
Machine Learning Methods in Geoscience 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3736892
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3280826
关于积分的说明 10021216
捐赠科研通 2997475
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1644637
邀请新用户注册赠送积分活动 782083
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 749705