由于具有優(yōu)異的親水性、導電性和柔韌性,同時表面可發(fā)生氧化還原反應,新型二維過渡金屬碳/氮化物（MXenes）在超級電容器領域具有廣闊的應用前景。本文以Ti3AlC2為原料,通過加入氟化鋰與鹽酸進行刻蝕和剝離制得二維的Ti3C2Tx（MXene）。針對MXene片層易堆疊及高電位下易被氧化的問題,本文通過對其進行插層處理及組裝匹配成非對稱超級電容器的方法,展開了一系列的研究。主要研究結果如下:1、選用碳納米管（CNT）進行插層,通過碳納米管與MXene分散液的液相混合,使得MXene片層的堆疊得到較大程度的抑制,得到MXene/CNT柔性電極。探究了在添加不同質(zhì)量比例（1%、5%與10%）的碳納米管后對其結構的影響,采用三電極體系在1 mol L-1的H2SO4中進行電容性能的測試。隨著碳納米管含量的增多,MXene/CNT的倍率性能相對于純MXene獲得提高,其中M/CNT-5%在電流密度為1 A g-1時容量為298 F g-1,當電流密度增加到1000 A g-1時容量仍有153.7 F g-1,保持率為51.3%,倍率性能良好。2、以MXene為超級電容器活性炭電極的導電粘結劑,... 

【文章來源】：北京化工大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２雙電層超級電容器、贗電容及混合電容器的示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ．?１－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?（ａ）?ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ?ｄｏｕｂｌｅ－ｌａｙｅｒ?ｃａｐａｃｉｔｏｒ?（ＥＤＬＣ），?（ｂ）??ｐｓｅｕｄｏｃａｐａｃｉｔｏｒ?ａｎｄ?（ｃ）?ｈｙｂｒｉｄ?ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒ?（ＨＳＣ）??

（６）安全性高，環(huán)境友好，維修成本低。??１．１．４超級電容器的結構組成??大多數(shù)的超級電容器都以雙電層為主，其結構組成如圖１－３所示，主要由正??負極、隔膜和電解液組成。同時還包括殼體、集流體、極耳等部件［５］。超級電容??器最主要的部分就是正負極材料，一般對稱的雙電層正負極材料相同，是整個電??容器能量的來源。通常情況下，正負極材料都包括活性物質(zhì)、導電劑、粘結劑，??通過涂覆或者壓片于集流體上構成一個完整的電極，它決定著整個電容器的性能??指標。因此活性物質(zhì)通常選用比表面高、導電性好、介孔結構發(fā)達，電解液浸潤??性好的材料。對于集流體而言首先導電性要好，同時不與電解液發(fā)生反應，具有??好的耐腐蝕性。通常情況下，在酸性電解液中可選用金屬鉑片、不銹鋼網(wǎng)等，堿??性電解液一般選用泡沫鎳，而有機電解液則一般選用鋁箔作為集流體。??隔膜是超級電容器組成結構中比較重要的一部分

圖１－５由ＭＡＸ相制備ＭＸｅｎｅｓ的流程示意圖??Ｆｉｇ．?１－５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｅｓｃｒｉｂｉｎｇ?ｔｈｅ?ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ＭＸｅｎｅｓ?ｆｒｏｍ?ＭＡＸ?ｐｈａｓｅｓ??圖１－６?（ａ）氫氟酸刻蝕碳化鋁鈦中的Ａ１以后的多層Ｔｉ３Ｃ２Ｔｘ的ＳＥＭ圖，（ｂ）將Ｔｉ３Ｃ２Ｔｘ??超聲剝離抽濾以后的Ｔｉ３Ｃ２Ｔｘ片層的ＳＥＭ圖，插圖展示了?Ｔｉ３Ｃ２Ｔｘ的柔性。??Ｆｉｇ．?１－６?（ａ）?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅ?ｓｈｏｗｓ?ａ?ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ?ＴｂＣ２Ｔｘ?ｏｂｔａｉｎｅｄ?ａｆｔｅｒ?ｅｔｃｈｉｎｇ?Ａ１?ｆｒｏｍ?ＴｂＡｌＣ２??ｕｓｉｎｇ?ＨＦ?ａｎｄ?（ｂ）?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅ?ｏｆ?Ｔｉ３Ｃ２Ｔｘ?ｐａｐｅｒ?ｏｂｔａｉｎｅｄ?ｂｙ?ｖａｃｕｕｍ?ａｓｓｉｓｔｅｄ?ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ＴｂＣ２Ｔｘ??ｓｈｅｅｔｓ；?ｔｈｅ?ｉｎｓｅｔ?ｓｈｏｗｓ?ｉｔｓ?ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ??溫和，并且有利于水和鋰離子的嵌入，而這種嵌入又賦予材料粘土般的質(zhì)感，從??而使其可以被搟成自支撐的薄膜。如圖１－７所示＿，可以看到最終的Ｔｉ３Ｃ２Ｔｘ膜??具有很好的柔性，可以被搟成任意的形狀。將其在１?ｍｏｌｌ／１的只２３〇４溶液中進??行電容性能測試，在２?ｍＶ?ｆ的掃速下，發(fā)現(xiàn)其可以體積比容量可以達到９００?Ｆ??ｃｒｒｆ３，同時質(zhì)量比容量為２４６?Ｆｇ＇１。在１０?Ａｇ－１的電流密度下進行循環(huán)性能測試，??發(fā)現(xiàn)充放電１００００次以后，容量并沒有明顯的性能衰減，表現(xiàn)出了優(yōu)異的循環(huán)性??能。相對于ＨＦ刻蝕的Ｔｉ３Ｃ２Ｔｘ來說

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Carbon-based supercapacitors for efficient energy storage[J]. Xuli Chen,Rajib Paul,Liming Dai.  National Science Review. 2017(03)
[2]超級電容器中的二維材料[J]. 唐捷,華青松,元金石,張健敏,趙玉玲.  材料導報. 2017(09)



本文編號：3146985