【摘 要】
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过渡金属碳化物或氮化物（MXenes）是继石墨烯之后出现的一种新型的二维材料。凭借其高电导率和可调节的表面官能团,MXenes在超级电容器、锂离子电池等电化学储能器件中显示出不凡的应用前景。然而受到表面官能团的影响,MXenes自身的容量较低。而且在长期循环过程中容易发生堆叠,限制了其在电化学储能领域的研究发展。为了进一步提升MXene基电极的电化学性能,本文以Ti3C2Tx MXene为研究对象
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过渡金属碳化物或氮化物（MXenes）是继石墨烯之后出现的一种新型的二维材料。凭借其高电导率和可调节的表面官能团,MXenes在超级电容器、锂离子电池等电化学储能器件中显示出不凡的应用前景。然而受到表面官能团的影响,MXenes自身的容量较低。而且在长期循环过程中容易发生堆叠,限制了其在电化学储能领域的研究发展。为了进一步提升MXene基电极的电化学性能,本文以Ti3C2Tx MXene为研究对象,探索基于碱处理方法制备高性能电极材料的有效途径。通过系统性分析表征,所得主要结果如下:（1）利用碱性溶液水热法,以多层Ti3C2Tx MXene为原料制备得到纳米带衍生物（KTO）,并利用后期酸洗除去材料中的碱金属离子得到氢化纳米带衍生物（HTO）。研究发现,除去碱金属离子不会显著改变所得MXene纳米带的结构,而且酸洗后的HTO样品具有更短的离子传输通道,可以提供更多的Li+空位,进而提升其电池容量和循环性能。HTO电极在0.1 A g-1的电流密度下达到298.8 m A h g-1的高可逆比容量,并且在高电流密度(5 A g-1)下循环4000圈后容量保持率仍有67%。（2）对Ti3C2Tx MXene和GO复合物进行碱化处理,制备得到不同比例的碱化Ti3C2Tx/r GO复合材料。研究发现,碱化处理可以有效改变Ti3C2Tx表面官能团,同时碱金属离子（K+）会嵌入Ti3C2Tx层间,扩大MXene的层间距。而且引入的氧化石墨烯可作为间隔物防止Ti3C2Tx片层的堆叠。分析测试结果表明,所得复合材料电极（a-Ti3C2Tx/r GO-7%）在1 M H2SO4电解液中表现出374 F g-1的质量容量(2 m V s-1)。电极在50 m V s-1扫速下循环6000次后仍保有98.8%的容量。
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