Auswirkung des Sauerstoffaustauschs in der X-Untergitterposition von Ti 3 C 2 T x MXen auf die Leistung von triboelektrischen Nanogeneratoren

Zweidimensionale (2D) MXene zeigen eine deutliche Verbesserung der triboelektrischen Eigenschaften aufgrund ihrer anpassbaren Zusammensetzung (M, X, Tx), elektronischen Struktur, dielektrischen Antwort und mechanischen Robustheit. Trotz wachsender Interessen an der chemisch einstellbaren MXen-Chemie für Energieanwendungen ist der Einfluss des Sauerstoffaustauschs in der Kohlenstoff-Untergitterposition von Titancarbid (Ti3C2Tx) MXen auf die triboelektrische Energieerzeugung weitgehend unerforscht geblieben. Hier untersuchen wir die Auswirkungen des Sauerstoffaustauschs an der X-Position von MXenen auf die Leistung eines triboelektrischen Nanogenerator-Geräts (TENG). Unsere Ergebnisse zeigen, dass Ti3C2Tx MXen, ohne nachweisbaren Sauerstoffaustausch in der Kohlenstoff-Untergitterposition, das als tribopositives Elektrodenmaterial erforscht wurde, eine verbesserte triboelektrische Leistung im Vergleich zu Ti3C2–yOyTx (y = 0,3) MXen aufweist, wenn es mit einer tribonegativen Polydimethylsiloxan-(PDMS)-Elektrode verwendet wird. Die maximale Stromausgabe wurde für Ti3C2Tx MXen bei 1 kΩ beobachtet, mit einer Stromdichte von 7,31 mA/m2, was den Mittelwert darstellt. Unsere Ergebnisse liefern ein grundlegendes Verständnis, dass das Fehlen des Sauerstoffaustauschs in der Kohlenstoff-Untergitterposition entscheidend für die Erzielung einer verbesserten triboelektrischen Leistung in Ti3C2Tx MXen ist. Dies liefert wichtige Einblicke in das rationale Design von 2D MXen-basierten Materialien für effiziente und nachhaltige Energiegewinnungsanwendungen.