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天津大學(xué)楊全紅課題組–借助氧化石墨烯從2D MXene水凝膠組裝成3D宏觀結(jié)構(gòu)

leadernano — Mon, 18 Nov 2019 01:37:59 +0000

將2D MXene片組裝成3D宏觀結(jié)構(gòu)，克服了2D MXene片本身的嚴(yán)重堆垛問題，并發(fā)展了MXene基功能材料。與石墨烯不同，由于MXene的固有特性，直接從單個2D片中組裝成3D?MXene很難實(shí)現(xiàn)。這里，利用一種新的凝膠方法，在氧化石墨烯和適宜還原劑協(xié)助下，從2D?MXene片組裝了3D水凝膠。將其作為超級電容器電極，該水凝膠實(shí)現(xiàn)的電容達(dá)370 F g-1（電流密度為5 A g-1時），更重要的是，它還顯示出極高的倍率性能。此外，通過可控的干燥過程，可將MXene水凝膠轉(zhuǎn)變成不同的整體材料。所制備的3D多孔MXene氣凝膠具有出色的吸附能力，可同時去除各種有機(jī)液體和重金屬離子，而固體具有出色的機(jī)械性能（高楊氏模量和硬度）。

Figure 1.?形成MXene水凝膠的示意圖。

Figure 2.MXM的形貌與微觀結(jié)構(gòu)：（a-c）冷凍干燥法，（d-f）毛細(xì)管干燥法獲得MXH的光學(xué)照片和不同放大倍數(shù)下的SEM圖，（g）N2吸脫附曲線，（h）孔徑尺寸分布情況。

Figure 3.?（a-b）不同放大倍數(shù)下的TEM圖，（c）SEM圖和相應(yīng)的EDS漫譜圖，（d）EDA-rGO, MXene?粉末和F-MXM的XRD圖，（e）不同氧化石墨烯量情況下制備的水凝膠光學(xué)圖。

Figure 4. MXene的組裝機(jī)制。（a）Ti 2p XPS譜，（b）MXH形成機(jī)制，（c）不同還原劑制備水凝膠的照片。

Figure 5.?MXH?和?F-MXM電極的電化學(xué)和吸附性能。（a-c）MXH, MX/GN薄膜和?MXene薄膜電極的電化學(xué)性能，包括倍率性能，循環(huán)伏安曲線，電化學(xué)阻抗譜，（d）吸附效率，（e）對幾種重金屬離子的吸附能力，（f）F-MXM對四氯化碳和Pb2+的吸附再循環(huán)能力情況。

該研究工作由天津大學(xué)楊全紅課題組于2019年發(fā)表在Adv. Funct. Mater.期刊上。原文：3D Macroscopic Architectures from Self-Assembled MXene?Hydrogels（DOI: 10.1002/adfm.201903960）

本文來自石墨烯雜志，本文觀點(diǎn)不代表利特納米立場，轉(zhuǎn)載請聯(lián)系原作者。