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超級電容|基于 MXene 的柔性復合薄膜：合成、改性和作為超級電容器電極的應用（二）( 四 )

石墨烯納米超級電容電化學


用于柔性超級電容器的基于MXene的復合薄膜的Ragone圖 。 （橢圓的顏色：綠色代表0D ， 黃色代表1D ， 紅色代表2D ， 洋紅色代表多維 。 ）
4結論和觀點
可以使用各種成膜方法獲得基于MXene的柔性薄膜 。 應該強調幾個方面 。 1）MAX材料的合成方法有多種 ， 如PLS、MS、HP、SPS、PVD、CVD、SSSR等 ， 其中高溫PLS更適合大規模工業化生產 。 2）在MXenes的合成方面 ， 首先采用水性氟化物蝕刻（HF、HCl/LiF、NaHF2、KHF2、NH4HF） ， 其次是無水性氟化物蝕刻（熱輔助/電化學蝕刻）和非水性氟化物- .自由蝕刻（Lewis酸性熔鹽蝕刻 ， 化學結合球磨） 。 盡管氟化物蝕刻劑（如HF、HCl/LiF）更有效且應用廣泛 ， 但它們具有高度腐蝕性 ， 因此通常會以無法控制的方式帶出-F、-OH和-O的混合官能團 。 因此 ， 非水無氟蝕刻在安全可控的MXenes工業生產中具有很大的潛力 。 3）在柔性MXene薄膜制造方面 ， 真空輔助過濾是最常用的各種方法（如滾壓、旋涂、噴涂、電泳沉積、靜電紡絲、噴墨印刷和機械壓制） 。
由于其穩定的層狀結構、高導電性和豐富的表面官能團 ， MXenes允許進行各種改性以形成復合材料 ， 用作超級電容器的電極 。 然而 ， 純MXenes仍存在機械性能差、易于重新堆疊、橫向尺寸相對較小以及在氧化氣氛中穩定性差等問題 。 因此 ， 已經開發了各種修改策略來提高MXenes的性能 。 在這方面 ， 所有0D、1D、2D及其組合都參與了MXene基復合材料的制備 ， 以減輕2D MXene納米片的重新堆疊 。 改性劑的加入還擴大了層間距 ， 擴大了離子可接近的表面積 ， 因此能夠在材料中實現快速電子傳輸 。
首先 ， 零維改性材料包括金屬納米顆粒、金屬氧化物和導電聚合物 ， 它們要么增加導電性 ， 要么增強復合薄膜的贗電容效應 。 其次 ， 一維改性材料以碳納米管、碳納米管和纖維素為代表 ， 在增強復合薄膜的機械柔韌性方面具有優勢 。 然而 ， 這些改性材料在儲能方面活性低甚至不活潑 ， 導致MXenes薄膜作為超級電容器電極的電容性能增強有限 。 然而 ， 由于贗電容效應 ， 一維TMO和金屬碳化物略有不同 。 因此 ， 它們對復合材料的電化學性能也有貢獻 。 第三 ， 二維改性材料 ， 如rGO、MOFs、TMDs、LDHs和類石墨烯新型單原子層材料 ， 由于其較大的比表面積 ， 是改善MXene基復合薄膜性能的有前途的改性材料 ， .高電導率和高理論比電容 。 目前 ， 超級電容器的柔性MXene電極的比電容記錄由用二維材料改性的電極保持 。
未來對這種新興的基于MXene的柔性薄膜電極的研究包括以下問題 。 1)應考慮薄膜材料的安全、經濟和大規模制造 。 目前 ， 獲得MXenes的最廣泛使用的蝕刻方法具有風險高、工藝條件苛刻和良率低的缺點 。 因此 ， 它們不適合大規模的工業應用 。 2）探索更合理的基于MXene的柔性復合薄膜的尺寸結構設計 。 為了制備具有良好電化學性能、高柔韌性和高穩定性的MXene復合薄膜作為柔性超級電容器的電極 ， 由于潛在的協同效應 ， 不同改性材料的組合有望成為一種有效的策略 。 例如 ， 0D材料（如Ag、Au、QD和0D導電聚合物）具有高導電性 ， 1D材料具有高機械強度（如CNT、CNF、纖維素、SiC）或贗電容效應（如1D TMO、SiC） ， 二維材料具有較大的比表面積和較高的理論比電容（如rGO、MOFs、TMDs、LDHs） 。 可以合理地預期 ， 通過不同尺寸材料的組合 ， 將開發出越來越多的基于MXene的復合薄膜作為柔性超級電容器的電極 ， 并具有所需的電化學性能 。
【超級電容|基于 MXene 的柔性復合薄膜：合成、改性和作為超級電容器電極的應用（二）】

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