MXene(迈克烯,碳或氮化物二维材料)独特的理化性质以及机械柔韧性使其近年来在能源存储与转换等领域受到学界的广泛关注。
近日,西安交通大学电子科学与工程学院电子陶瓷与器件教育部重点实验室、陕西省先进储能电子材料与器件工程研究中心阙文修教授团队在国际著名期刊Small(微尺度,影响因子15.153)上发表题为“Flexible MXene-based Composite Films: Synthesis, Modification and Applications as Electrodes of Supercapacitors”(柔性MXene基复合薄膜的合成、改性及其作为超级电容器电极的应用)的综述文章。该文章对基于MXene的复合薄膜作为柔性储能器件电极材料的合成、改性和应用进行了深入的总结论述(图1)。在以超级电容器为代表的储能材料柔性电极应用上,作者按照零维、一维、二维材料复合归类了MXenes基复合膜材料改性手段,并总结对比了不同维度材料在MXene基柔性膜电极性能提升上的优缺点。西安交通大学电信学部博士生罗艺佳为此综述论文的第一作者,西安交通大学阙文修教授、深圳技术大学孔令兵教授与泰山学院高博文副教授为共同通讯作者。西安交通大学为第一作者单位。
图1柔性MXene基复合薄膜的合成、改性及其作为超级电容器电极的应用
阙文修教授团队在总结了MXene材料电解水制氢应用的基础上,进一步发现对MXene的前驱体Mo2TiAlC2MAX(一种双过渡金属陶瓷相)进行原位电化学刻蚀,即可作为高性能电解水催化剂,而不用将其刻蚀成MXene,简化了材料制备工艺。揭示MAX衍生的表面碳化物的形成机制与腐蚀机理以及电催化性能。而后引入高活性的Pt纳米粒子与电化学刻蚀后MAX的碳化物表面构建异质复合界面实现了稳定的大电流电解水制氢性能(图2)。该研究工作以“In-situ Electrosynthesis of MAX-derived Electrocatalysts for Superior Hydrogen Evolution Reaction”(原位电合成高效MAX衍生物作为高效析氢反应电催化剂)为题,同样发表在Small(微尺度,影响因子15.153)上。西安交通大学电信学部博士生盛敏豪为此研究论文的第一作者,西安交通大学阙文修教授与杨亚威助理教授为共同通讯作者,西安交通大学为唯一作者单位。
图2原位电合成高效MAX衍生物析氢催化剂的研究
上述工作得到了国家自然科学基金、陕西省科技攻关项目、陕西省自然科学基金、中国博士后科学基金、中央高校基本科研业务费等项目的支持。阙文修教授团队长期致力于MXenes基纳米复合材料在电化学储能及电催化领域的研究。该研究工作是阙文修教授课题组在储能转换领域多项研究成果发表在Advanced Energy Materials(先进能源材料),Advanced Functional Materials(先进功能材料),Chemical Engineering Journal(化学工程杂志),Journal of Materials Chemistry A(材料化学杂志A)等国际著名期刊后的又一重要进展。
文章1链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202201290
文章2链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202203471
编辑:王雅雯