MXene/MOF复合超电电极制备新思路

研究摘要

近日，扬州大学庞欢教授研究团队在《Angew. Chem. Int. Ed.》发表最新成果，提出一种合成三维（3D）金属碳化物、氮化物或碳氮化物（MXene）与金属有机骨架（MOF）复合材料的通用方法，所制备的Ti3C2Tx/Cu-BTC，Ti3C2Tx/Fe,Co-PBA，Ti3C2Tx/ZIF-8与Ti3C2Tx/ZIF-67复合材料，结合MXenes与MOFs的优势，增强材料本征稳定性与导电性。由Ti3C2Tx/ZIF-67衍生得到的3D Ti3C2Tx/ZIF-67/CoV2O6复合物具有优异的电子与离子传输性质，产生285.5 F g-1的比电容，远高于ZIF-67和Ti3C2Tx/ZIF-67电极。该研究为MXene/MOF复合物的设计合成进行了新的尝试，对不同应用场合中多孔复合物的结构与成分调控提供了新的思路。

图文导读

图1. Ti3C2Tx/Cu-BTC，Ti3C2Tx/Fe,Co-PBA，Ti3C2Tx/ZIF-8，Ti3C2Tx/ZIF-67与Ti3C2Tx/ZIF-67/CoV2O6的合成过程。

图2.Ti3C2Tx/Cu-BTC，Ti3C2Tx/Fe,Co-PBA，Ti3C2Tx/ZIF-8，Ti3C2Tx/ZIF-67与Ti3C2Tx/ZIF-67/CoV2O6的物相结构表征。

图3. Ti3C2Tx/Cu-BTC，Ti3C2Tx/Fe,Co-PBA，Ti3C2Tx/ZIF-8，Ti3C2Tx/ZIF-67与Ti3C2Tx/ZIF-67/CoV2O6的电化学性能与动力学分析。

图4. Ti3C2Tx，Ti3C2Tx/ZIF-67与空心Ti3C2Tx/ZIF-67/CoV2O6的电解液/电子传输过程。

总结

      本文通过共沉淀反应制备了均一的MXene/MOF复合物。金属离子与Ti3C2Tx表面的官能团相互交联，破坏MXene纳米片之间的静电平衡进而形成成核位点以在MXene上原位生长MOF颗粒。在MXene/MOF复合物体系中，3D MOFs可以防止MXene纳米片的累积并促进电解液离子的传输。同时，MXene纳米片可以提升导电性并贡献额外的赝电容。此外，这种“ions-conversion-exchange”策略所制备的Ti3C2Tx/ZIF-67/CoV2O6复合物，弥补了MOF较差导电性的缺陷。为MXene/MOF复合物的设计提供了新的思路。

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