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天津大学杨全红课题组–借助氧化石墨烯从2d mxene水凝胶组装成3d宏观结构 | 山东利特纳米技术有限公司-爱游戏app官网入口

将2d mxene片组装成3d宏观结构,克服了2d mxene片本身的严重堆垛问题,并发展了mxene基功能材料。与石墨烯不同,由于mxene的固有特性,直接从单个2d片中组装成3d mxene很难实现。这里,利用一种新的凝胶方法,在氧化石墨烯和适宜还原剂协助下,从2d mxene片组装了3d水凝胶。将其作为超级电容器电极,该水凝胶实现的电容达370 f g-1(电流密度为5 a g-1时),更重要的是,它还显示出极高的倍率性能。此外,通过可控的干燥过程,可将mxene水凝胶转变成不同的整体材料。所制备的3d多孔mxene气凝胶具有出色的吸附能力,可同时去除各种有机液体和重金属离子,而固体具有出色的机械性能(高杨氏模量和硬度)。

figure 1. 形成mxene水凝胶的示意图。

figure 2.mxm的形貌与微观结构:(a-c)冷冻干燥法,(d-f)毛细管干燥法获得mxh的光学照片和不同放大倍数下的sem图,(g)n2吸脱附曲线,(h)孔径尺寸分布情况。

figure 3. (a-b)不同放大倍数下的tem图,(c)sem图和相应的eds漫谱图,(d)eda-rgo, mxene 粉末和f-mxm的xrd图,(e)不同氧化石墨烯量情况下制备的水凝胶光学图。

figure 4. mxene的组装机制。(a)ti 2p xps谱,(b)mxh形成机制,(c)不同还原剂制备水凝胶的照片。

figure 5. mxh 和 f-mxm电极的电化学和吸附性能。(a-c)mxh, mx/gn薄膜和 mxene薄膜电极的电化学性能,包括倍率性能,循环伏安曲线,电化学阻抗谱,(d)吸附效率,(e)对几种重金属离子的吸附能力,(f)f-mxm对四氯化碳和pb2 的吸附再循环能力情况。

该研究工作由天津大学杨全红课题组于2019年发表在adv. funct. mater.期刊上。原文:3d macroscopic architectures from self-assembled mxene hydrogels(doi: 10.1002/adfm.201903960)

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