[好文章,你推荐!]Flexible MXene/Carbon Nanotube Composite Paper with High Volumetric Capacitance

暨南大学孙鹏推荐的文章:

标题:Flexible MXene/Carbon Nanotube Composite Paper with High Volumetric Capacitance

DOI: 10.1002/adma.201404140

URL: http://onlinelibrary.wiley.com/wol1/doi/10.1002/adma.201404140/full

  1. 背景介绍

笔者目前就读硕士一年级,专业为凝聚态物理,从大四开始接触电化学方面的知识,最后确定研究方向为超级电容器。在完成专业课程的同时,也经常涉猎电化学方面的书籍以及近期发表的一些高水平文献。Wiley旗下有很多材料方面的高水平文献,我经常可以在其中查阅到我所需要的文献来解决我的疑惑并收获一些新的灵感。超级电容器目前主流的发展方向在各种新型电极材料上,而二维层状结构的材料最近引起了我的关注,一种名为MXene的新兴二维材料愈发展示了其优异的电化学性能,最近在Advanced Materials的一篇关于MXene及碳纳米管(CNT)的复合材料又再次获得大家的关注。

  1. 文章简介

MXene是一族新型二维材料,由德雷赛尔大学的Gogotsi教授的课题组命名,一般指一个过渡金属和一个第三或第四族的元素(如Al,Ge,Si等)以及碳或氮元素组成的化合物[1]。其最大的特点是层状结构,也可以很方便地剥离出单层或者几层的结构。另外,该类材料导电性较好,而其中又属TixCy最好[2]。本文选用的即为导电性最好的碳化钛系列的MXene材料。

1.jpg

图一 MXene与CNT复合电极材料制备原理:混合或交替过滤

在介绍部分,作者首先说明了该工作的目的和思路:截至该文发表之前,还没有利用MXene与其他材料进行复合的尝试,故而他们先从碳基材料尝试对MXene复合改性。

从图一可见,基于MXene材料良好的层状结构,利用交替过滤的方法,可以实现MXene与CNT的三明治结构复合电极材料。

接下来,作者分别比较了MXene与少量单壁碳纳米管(SWCNT),多壁碳纳米管(MWCNT)经混合过滤和交替过滤的电极的不同电容性能,包括倍率性能、电容大小、交流阻抗以及循环寿命性能等等,清晰地展示出各种制备方法得到的电极材料性能的优劣。

最后,为了展示这种交替过滤法的普遍性,他们还将洋葱型碳和还原氧化石墨与MXene进行交替过滤,同样可以改善相应的电化学性能。

  1. 推荐理由

这篇文章没有很重大的发现,但是处理问题的方法和思路值得初涉科研的新人以及有志于探索科学问题的本科生或者研究生好好学习。如何横向、纵向地进行设计实验,对比数据,这篇文章都可以提供教科书般的指导。另外,在文章最后还进行了该种方法一般适用性的验证,这对于以后想尝试这种方法的研究者或者探索出一些新方法的研究生来说,都是一个标杆。综上所述,我认为,这篇Advanced Materials的文章是优秀的,是值得广大科研工作者学习的。

参考文献:

[1]   M. R. Lukatskaya, O. Mashtalir, C. E. Ren, Y. Dall’Agnese, P. Rozier, P. L. Taberna, M. Naguib, P. Simon, M. W. Barsoum, Y. Gogotsi, Science 2013, 341, 1502.

[2]   M. Naguib, O. Mashtalir, J. Carle, V. Presser, J. Lu, L. Hultman, Y. Gogotsi, M. W. Barsoum, ACS Nano 2012, 6, 1322.