中國粉體網(wǎng)訊  二維Ti₃C₂T_x MXene材料因在超級(jí)電容器、鋰離子電池和鈉離子電池中表現(xiàn)出優(yōu)異的導(dǎo)電性和高體積容量而備受關(guān)注。鎂離子電池因價(jià)格低廉、安全性能好且理論體積能量密度大，已成為最有前景的鋰離子電池代替品之一。理論預(yù)測純Ti₃C₂有較強(qiáng)的Mg²⁺存儲(chǔ)性能。但迄今為止，實(shí)驗(yàn)上還不能合成不帶表面官能團(tuán)的MXene。已有研究顯示，二價(jià)鎂離子不能可逆地嵌入到Ti₃C₂Tx中，從而造成Ti₃C₂T_x MXene幾乎沒有儲(chǔ)鎂容量。因此，需要探索合適的實(shí)驗(yàn)方法開啟MXene的鎂離子存儲(chǔ)性能。 

近日，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所清潔能源實(shí)驗(yàn)室研究員閻興斌課題組利用預(yù)先嵌入陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨CTAB方法改變MXene電子特性，使Ti₃C₂T_x MXene展示出較高的鎂離子存儲(chǔ)容量。研究人員對(duì)樣品進(jìn)行了系統(tǒng)測試：陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉SDS和同樣烷基鏈長度的陽離子表面活性劑十二烷基三甲基溴化銨DTAB進(jìn)行對(duì)比測試結(jié)果表明，表面活性劑均會(huì)增加MXene的層間距，但是僅陽離子表面活性劑對(duì)MXene的Mg²⁺存儲(chǔ)有促進(jìn)作用。通過XPS和密度泛函理論計(jì)算方法發(fā)現(xiàn)，嵌入的CTA⁺陽離子降低了Mg²⁺在MXene表面的擴(kuò)散勢壘，進(jìn)而大大地提升了Mg²⁺在MXene層間的可逆嵌入/脫出性能。研究顯示，以MXene為正極的鎂電池在50mA·g^-1的電流密度下展示300mAh·cm^-3的高體積比容量和優(yōu)異的倍率特性。該研究賦予了MXene材料在電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域的又一個(gè)新應(yīng)用，同時(shí)也為鎂電池的正極材料提供了新的選擇。 

該研究結(jié)果近期在線發(fā)表在ACS Nano上。該研究得到了國家自然科學(xué)基金的資助 

MXene電極材料在鎂電池中的性能