原位生长TiO2/Ti3C2Tx复合材料及其电化学性能研究OA
In situ synthesis of TiO2/Ti3C2Tx composites and their electrochemical performance
目的 针对MXene基超级电容器电极材料能量密度低、制备过程复杂等问题,采用低成本、对环境友好的新型制备方法制备高性能MXene基复合材料.方法 通过对Ti3C2Tx MXene进行退火处理,实现TiO2/Ti3C2Tx复合材料的原位生长,并将其作为超级电容器的正极活性材料进行试验.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、N2 吸脱附等多种结构表征技术结合电化学测试研究TiO2/Ti3C2Tx 复合材料的微观结构和电化学性能.结果 通过调控退火温度可以得到不同形貌的TiO2/Ti3C2Tx 复合材料,最佳退火温度下制备的TiO2/Ti3C2Tx 复合材料在1 A·g-1的电流密度下表现出了158 F·g-1的高比电容.TiO2/Ti3C2Tx 复合材料为正极、Ti3C2Tx MXene为负极组装成的非对称型超级电容器能量密度为 8.17 Wh·kg-1,功率密度为 240.6 W·kg-1.结论 上述方法不仅开辟了一条通过原位生长方法制备高性能超级电容器电极材料的新途径,也为理解和优化MXene基复合材料的结构与性能提供了新视角,为未来开发成本低廉、性能卓越的MXene基电极材料提供了理论和实验支持.
Objectives s To address the issues of low energy density and complex fabrication processes of MXene-based supercapacitor electrode materials,a low-cost and environmentally friendly method is pro-posed for the preparation of high-performance MXene-based composites.Methods TiO2/Ti3C2Tx composites were synthesized via in situ growth during annealing of Ti3C2Tx MXene and employed as positive electrode materials for supercapacitors.The microstructure and electrochemical performance of the composites were systematically investigated using XRD,SEM,TEM,XPS,and N2 adsorption-desorption measurements.Re-sults TiO2/Ti3C2Tx composites with different morphologies were obtained by controlling the annealing tem-perature.The composite prepared at the optimal annealing temperature exhibited a high specific capaci-tance of 158 F·g-1 at a current density of 1 A·g-1.Furthermore,the assembled TiO2/Ti3C2Tx//Ti3C2Tx MXene asymmetric supercapacitor delivered an energy density of 8.17 Wh·kg-1 at a power density of 240.6 W·kg-1.Conclusions This study not only provides a new approach for the preparation of high-performance superca-pacitor electrode materials via in situ growth but also offers new insights into understanding and optimizing the structure and performance of MXene-based composites,thereby providing theoretical and experimental support for the development of low-cost and high-performance MXene-based electrode materials.
夏启勋;朱子阳;郭雯;常玉凯;王李波;胡前库;周爱国
河南理工大学 材料科学与工程学院,河南 焦作 454003河南理工大学 材料科学与工程学院,河南 焦作 454003复旦大学 高分子科学系,上海 200438河南理工大学 材料科学与工程学院,河南 焦作 454003河南理工大学 材料科学与工程学院,河南 焦作 454003河南理工大学 材料科学与工程学院,河南 焦作 454003河南理工大学 材料科学与工程学院,河南 焦作 454003
通用工业技术
二维MXeneTi3C2TxTiO2超级电容器
two-dimensional MXeneTi3C2TxTiO2supercapacitor
《河南理工大学学报(自然科学版)》 2026 (3)
188-196,9
国家自然科学基金资助项目(52372284,52275187,52202364)河南省自然科学基金资助项目(232300421135,232300421204)河南理工大学博士基金资助项目(B2019-41)
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