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超级电容|基于 MXene 的柔性复合薄膜：合成、改性和作为超级电容器电极的应用（二）( 四 )

石墨烯纳米超级电容电化学


用于柔性超级电容器的基于MXene的复合薄膜的Ragone图 。 （椭圆的颜色：绿色代表0D ， 黄色代表1D ， 红色代表2D ， 洋红色代表多维 。 ）
4结论和观点
可以使用各种成膜方法获得基于MXene的柔性薄膜 。 应该强调几个方面 。 1）MAX材料的合成方法有多种 ， 如PLS、MS、HP、SPS、PVD、CVD、SSSR等 ， 其中高温PLS更适合大规模工业化生产 。 2）在MXenes的合成方面 ， 首先采用水性氟化物蚀刻（HF、HCl/LiF、NaHF2、KHF2、NH4HF） ， 其次是无水性氟化物蚀刻（热辅助/电化学蚀刻）和非水性氟化物- .自由蚀刻（Lewis酸性熔盐蚀刻 ， 化学结合球磨） 。 尽管氟化物蚀刻剂（如HF、HCl/LiF）更有效且应用广泛 ， 但它们具有高度腐蚀性 ， 因此通常会以无法控制的方式带出-F、-OH和-O的混合官能团 。 因此 ， 非水无氟蚀刻在安全可控的MXenes工业生产中具有很大的潜力 。 3）在柔性MXene薄膜制造方面 ， 真空辅助过滤是最常用的各种方法（如滚压、旋涂、喷涂、电泳沉积、静电纺丝、喷墨印刷和机械压制） 。
由于其稳定的层状结构、高导电性和丰富的表面官能团 ， MXenes允许进行各种改性以形成复合材料 ， 用作超级电容器的电极 。 然而 ， 纯MXenes仍存在机械性能差、易于重新堆叠、横向尺寸相对较小以及在氧化气氛中稳定性差等问题 。 因此 ， 已经开发了各种修改策略来提高MXenes的性能 。 在这方面 ， 所有0D、1D、2D及其组合都参与了MXene基复合材料的制备 ， 以减轻2D MXene纳米片的重新堆叠 。 改性剂的加入还扩大了层间距 ， 扩大了离子可接近的表面积 ， 因此能够在材料中实现快速电子传输 。
首先 ， 零维改性材料包括金属纳米颗粒、金属氧化物和导电聚合物 ， 它们要么增加导电性 ， 要么增强复合薄膜的赝电容效应 。 其次 ， 一维改性材料以碳纳米管、碳纳米管和纤维素为代表 ， 在增强复合薄膜的机械柔韧性方面具有优势 。 然而 ， 这些改性材料在储能方面活性低甚至不活泼 ， 导致MXenes薄膜作为超级电容器电极的电容性能增强有限 。 然而 ， 由于赝电容效应 ， 一维TMO和金属碳化物略有不同 。 因此 ， 它们对复合材料的电化学性能也有贡献 。 第三 ， 二维改性材料 ， 如rGO、MOFs、TMDs、LDHs和类石墨烯新型单原子层材料 ， 由于其较大的比表面积 ， 是改善MXene基复合薄膜性能的有前途的改性材料 ， .高电导率和高理论比电容 。 目前 ， 超级电容器的柔性MXene电极的比电容记录由用二维材料改性的电极保持 。
未来对这种新兴的基于MXene的柔性薄膜电极的研究包括以下问题 。 1)应考虑薄膜材料的安全、经济和大规模制造 。 目前 ， 获得MXenes的最广泛使用的蚀刻方法具有风险高、工艺条件苛刻和良率低的缺点 。 因此 ， 它们不适合大规模的工业应用 。 2）探索更合理的基于MXene的柔性复合薄膜的尺寸结构设计 。 为了制备具有良好电化学性能、高柔韧性和高稳定性的MXene复合薄膜作为柔性超级电容器的电极 ， 由于潜在的协同效应 ， 不同改性材料的组合有望成为一种有效的策略 。 例如 ， 0D材料（如Ag、Au、QD和0D导电聚合物）具有高导电性 ， 1D材料具有高机械强度（如CNT、CNF、纤维素、SiC）或赝电容效应（如1D TMO、SiC） ， 二维材料具有较大的比表面积和较高的理论比电容（如rGO、MOFs、TMDs、LDHs） 。 可以合理地预期 ， 通过不同尺寸材料的组合 ， 将开发出越来越多的基于MXene的复合薄膜作为柔性超级电容器的电极 ， 并具有所需的电化学性能 。
【超级电容|基于 MXene 的柔性复合薄膜：合成、改性和作为超级电容器电极的应用（二）】

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