Achieving High Pseudocapacitance of 2D Titanium Carbide (MXene) by Cation Intercalation and Surface Modification

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作者
Jian Li,Xiaotao Yuan,Cong Lin,Yanquan Yang,Le Xu,Xin Du,Jinglin Xie,Jianhua Lin,Junliang Sun
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:7 (15) 被引量:703
标识
DOI:10.1002/aenm.201602725
摘要

Supercapacitors attract great interest because of the increasing and urgent demand for environment‐friendly high‐power energy sources. Ti 3 C 2 , a member of MXene family, is a promising electrode material for supercapacitors owing to its excellent chemical and physical properties. However, the highest gravimetric capacitance of the MXene‐based electrodes is still relatively low (245 F g −1 ) and the key challenge to improve this is to exploit more pseudocapacitance by increasing the active site concentration. Here, a method to significantly improve the gravimetric capacitance of Ti 3 C 2 T x MXenes by cation intercalation and surface modification is reported. After K + intercalation and terminal groups (OH − /F − ) removing , the intercalation pseudocapacitance is three times higher than the pristine MXene, and MXene sheets exhibit a significant enhancement (about 211% of the origin) in the gravimetric capacitance (517 F g −1 at a discharge rate of 1 A g −1 ). Moreover, the as‐prepared electrodes show above 99% retention over 10 000 cycles. This improved electrochemical performance is attributed to the large interlayer voids of Ti 3 C 2 and lowest terminated surface group concentration. This study demonstrates a new strategy applicable to other MXenes (Ti 2 CT x , Nb 2 CT x , etc.) in maximizing their potential applications in energy storage.
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