Synthese von ultradünnen MnO2-Nanodraht-interkalierte 2D-MXenes für hochleistungsfähige hybride Superkondensatoren

Kürzlich haben das MXene selbst und seine Komposite mit verschiedenen Metalloxiden hervorragende elektrochemische Eigenschaften gezeigt, die auf die Anwesenheit mehrerer Oxidationszustände zurückzuführen sind. Das Wiederanordnen der MXene-Schichten und die schlechte elektrische Leitfähigkeit von Metalloxiden sind jedoch große Engpässe beim effektiven elektrochemischen Transport, wenn sie einzeln angewendet werden. Hier berichten wir über ein neuartiges Manganoxid/MXene (MnO2/MXene) Verbundmaterial, um diese kritischen Probleme zu überwinden. Unter-50 nm dicke MnO2-Nanodrähte (NWRs) wurden in das MXene eingeführt, um effektiv das Wiederanordnen zu stoppen und die Oberfläche des Elektrodenmaterials des Superkondensators (SC) zu vergrößern. Die spezielle Kontrolle über die Dicke der NWRs bietet nicht nur die Möglichkeit, sie innerhalb der MXene-Schichten anzupassen, sondern auch eine hohe Oberfläche zu schaffen. Elektrochemische Studien deuteten darauf hin, dass das MnO2/MXene-Verbundmaterial als hervorragendes Elektrodenmaterial für hybride SCs fungiert, im Vergleich zu einzelnen MXene und MnO2. Die maximale spezifische Kapazität (Csp) von MXene, MnO2 NWRs und dem MnO2/MXene-Verbundmaterial betrug etwa 527,8, 337,5 und 611,5 F/g. Die berechnete spezifische Kapazität des MnO2/MXene-Verbundmaterials betrug etwa 489,5 C/g bei 1 A/g, was eine bessere Leistung als Elektrodenmaterial für Energiespeichergeräte zeigt. Das synthetisierte Elektrodenmaterial wies eine hervorragende Kapazitätsbeibehaltung von etwa 96 % bis zu 1000 Zyklen auf.