【原】扬州大学庞欢团队Angew--高性能超级电容器用三维MXene金属有机骨架复合材料的原位生长

在本研究中，我们提出了一种通用的方法来合成均匀的三维(3D)金属碳化物，氮化物和碳氮化物(MXenes)/金属有机框架(MOFs)复合材料(Ti₃C₂TX/Cu-BTC, Ti=C₂TX/Fe, Co-PBA, Ti₃C₂TX/ZIF-8，Ti₃C₂TX/ZIF-67)结合了MOFs和MXenes的优点，提高了稳定性和导电性。随后，在Ti₃C₂TX/ZIF-67的基础上，合成了具有优异电子和离子输运性能的3D中空Ti₃C₂TX/ZIF-67/CoV2O6复合材料。Ti₃C₂TX/ZIF-67/CoV₂O=电极的比电容为285.5 F g^-1，远高于ZIF-67和Ti₃C₂TX/ZIF-67电极。本研究为MXene/MOF复合材料的设计和合成开辟了一条新的途径。

图1. 合成Ti₃C₂TX/Cu-BTC、Ti₃C₂TX/Fe、Co-PBA、Ti₃C₂TX/ZIF-8、Ti₃C₂TX/ZIF-67和Ti₃C₂TX/ZIF-67/CoV₂O₆的原理图。

图2. 图1所示。(a, f, k, p, u, B) TEM、(b, g, l, q, v, C)HRTEM, (c),SAED (d, h, m, r, w, D) XRD、(e、j、o、t, A) SEM,(i,n, s, x, E) HAADF-STEM图片和元素的映射(d) Ti₃C₂TX (e i) Ti₃C₂TX / Cu-BTC (j-n) Ti₃C₂TX/Fe, Co-PBA, (o-s) Ti₃C₂TX / ZIF-8, (x-t)Ti₃C₂TX / ZiF-67,和(A-E) Ti₃C₂TX / ZiF-67 / CoV₂O₆。

图3. Ti₃C₂TX, Ti₃C₂TX/ZIF-67和Ti₃C₂TX/ZIF-67/CoV₂O₆空心电极的电解质/电子传输路径示意图。

图4. (a) ZIF-67、Ti₃C₂TX/ZIF-67和Ti₃C₂TX/ZIF-67/CoV₂O₆在0.1 V s^-1下的CV曲线。(b) ZIF-67、Ti₃C₂TX/ZIF-67和Ti₃C₂TX/ZIF-67 /CoV₂O₆在1 A g^-1时的GCD曲线。(c) ZIF-67、Ti₃C₂TX/ZIF-67和Ti₃C₂TX/ZIF-67/CoV₂O₆在电流密度为1 ~ 5 A g^-1时的比电容。(d)在3 A g^-1电流密度下，Ti₃C₂TX/ZIF-67/CoV₂O₆在4000次GCD循环下的长期循环稳定性。(e)对数峰值电流与对数扫描速率图。(f) Ti₃C₂TX/ZIF-67/CoV₂O₆的电容贡献。(g)在1 ~ 5 mA cm^-2电流密度下，Ti₃C₂TX/ZIF-67//AC和Ti₃C₂TX/ZIF-67/CoV₂O₆//AC的比电容。(h) Ti₃C₂TX/ZIF-67//AC和Ti₃C₂TX/ZIF-67/CoV₂O₆//AC的能量密度随功率密度的变化曲线。

  相关科研成果由扬州大学庞欢团队于2021年发表在Angewandte Chemie International Edition (10.1002/anie.202116282)上。原文：In Situ Growth of Three-Dimensional MXene/Metal-OrganicFramework Composites for High-Performance Supercapacitors。