研精阐微 | 化学化工学院刘志勇课题组在化工领域TOP期刊发表最新研究成果

学术 2024-11-06 10:00 新加坡

近日，化学化工学院刘志勇团队在能源材料领域取得新进展，相关成果发表在《Chemical Engineering Journal》（中科院一区，IF=13.3，TOP期刊，DOI：10.1016/j.cej.2024.154937）。

MXene的亲水表面和高导电性意味着它们在储能应用方面具有良好的前景。然而，MXene单层通过范德华力的相互作用导致层间堆叠。在电化学应用中，这会降低电化学性能(特别是速率性能)。同时，通过优化MXene表面-O末端基团与水合氢离子之间的可逆键合/脱键以及改变Ti的氧化态，可以提高MXene的赝电容。然而，MXene表面的-F末端基团不利于层间离子传输，并且不参与任何电荷储存过程。因此，基于这种赝电容机制，对 MXene的表面进行修饰，从而减少甚至消除-F末端基团，增加-O末端基团，可以从根本上提高MXene的赝电容。基于此，该团队设计了一种具有三维分级多孔结构的富含-O末端基团的MXene电极材料并用于柔性超级电容器。这种构建的三维分级多孔富氧MXene具有更多的氧化还原活性位点（-O末端基团），并为电解质离子的传输提供了更高效的途径。因此，作为超级电容器电极，具有超高的比电容（2 毫伏/秒下676.7法/克和1 安/克下698.7 法/克）和优异的速率性能（在100 安/克下电容保持率为88.2%）。在236.5 瓦/千克的功率密度下，MXene/碳布柔性对称超级电容器的能量密度达到了32.8 瓦时/千克。这项工作为设计具有优异速率性能和高容量的新型MXene材料提供了新的策略。上述成果以题为“Oxygen-rich 3D hierarchical porous MXene prepared by Zn powder reduction for flexible supercapacitors”（通过锌粉还原法制备的三维分级多孔MXene用于柔性超级电容器，文章DOI: 10.1016/j.cej.2024.154937）发表在《Chemical Engineering Journal》。

本文的第一作者为博士研究生姬培龙，通讯作者为化学化工学院刘志勇教授、董学军副教授和南阳理工学院吴可量副教授。第一完成单位为石河子大学化学化工学院、化工绿色过程兵团重点实验室和兵团材料化工工程技术研究中心。研究工作获得了石河子大学成果转化与技术推广项目(CGZH201603)的资助和支持。

崛步石研

来源：化学化工学院

编辑：刘恒宇

编审：李庆轩　白　雪

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