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       層狀雙氫氧化物(LDHs)是一種很有前途的能源材料，因為它具有相當大的理論容量和可調節(jié)的成分，但也受其固有的低導電性和團聚性能的影響，因此，高電導率和活性表面基質的精確雜交是解決這些問題的有效手段。在此，我們通過相互耦合協同，將3D FeNi-LDH陣列異質組裝在基于Ti₃C₂T_x的MXene納米片上，從而開發(fā)出層次納米雜化。FeNi-LDH陣列與Ti₃C₂T_x MXene納米片之間的強界面相互作用和良好的電子耦合不僅提高了結構穩(wěn)定性、電導率和電解質可及性，而且大大提高了氧化還原反應動力學。所制備的Fe₁Ni₃-LDH/Ti₃C₂T_x-MXene能量材料具有優(yōu)異的電導率和電容性能，所構建的對稱超級電容器具有優(yōu)異的能量密度為94.1 Wh Kg^-1和功率密度為7431.8 W Kg^-1。該研究為開發(fā)具有穩(wěn)定界面和良好電化學性能的二維Mxene儲能器件提供了一種簡單有效的策略。
 
  
圖1 FeNi-LDH/Ti₃C₂T_x-MXene納米雜化材料制備過程示意圖。
 
  
圖2 (a)分層和 (b)少層Ti₃C₂T_x-MXene納米片的TEM圖像。(c) Fe₁Ni₃-LDH/Ti₃C₂T_x-MXene納米雜化物的SEM和(d) TEM圖像。 (e)高分辨圖像。(f) SAED形象。(g) x射線衍射模式。(h-m) FeNi-LDH/Ti₃C₂T_x-MXene納米雜化材料中C、Ti、O、Ni和Fe元素的元素映射。
 
  
圖3 (a)測量掃描，(b) Ti 2p， (c) Fe 2p和(d) Ni 2p的XPS譜圖。(e) Ti₃C₂T_x-MXene和FeNi-LDH/Ti₃C₂T_x-MXene納米雜化物的N₂吸附-脫附等溫線和孔隙分布。
 
  
圖4. Fe₁Ni₃-LDH、Ti₃C₂T_x-MXene和FeNi-LDH/Ti₃C₂T_x-MXene電極的電化學性能比較(a) 100 mV s^-1時的CV曲線。(b) Fe₁Ni₃-LDH/Ti₃C₂T_x-MXene納米雜化材料在不同掃描速率下的CV曲線。(c)在3a g^-1處的GCD曲線。(d)不同電流密度下Fe₁Ni₃-LDH/Ti₃C₂T_x-MXene納米雜化材料的GCD曲線。(e)特定的電容。(f) b值。(g) 100 mV s^-1選定掃描速率下的電容貢獻。(h)不同掃描速率下電容電容的歸一化貢獻率。(i)尼奎斯特圖。
 
 
圖5 SSC的電化學性能。(一)CV曲線。(b)GCD圖。(c)特定的電容。(d) Ragone圖。(e)循環(huán)性能和庫侖效率(在電流密度為5 a g^-1時測試)。(f)原理圖和數顯照片。
 
  
圖6 (a) Fe₁Ni₃-LDH/Ti₃C₂T_x-MXene納米雜化材料的差分電荷密度。(b) OH^-吸附在Ti₃C₂T_x-MXene納米片和Fe₁Ni₃-LDH/Ti₃C₂T_x-MXene納米雜化膜上的結構優(yōu)化。(c) Fe₁Ni₃-LDH陣列、Ti₃C₂Tx-MXene和Fe₁Ni₃-LDH/Ti₃C₂Tx-MXene納米雜化的態(tài)密度(DOS)。(d) Fe₁Ni₃-LDH陣列和Fe₁Ni₃-LDH/Ti₃C₂Tx-MXene納米雜化的Fe/Ni-3d軌道的投射態(tài)密度(PDOS)。
  
        相關科研成果由青島大學Lina Ma等人于2021年發(fā)表在Nano Energy.（https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106633）上。原文：Synergistically coupling of 3D FeNi-LDH arrays with Ti₃C₂T_x-MXene nanosheets toward superior symmetric supercapacitor。

轉自《石墨烯研究》公眾號