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天津大學楊全紅課題組--借助氧化石墨烯從2D MXene水凝膠組裝成3D宏觀結構

2D MXene片組裝成3D宏觀結構,克服了2D MXene片本身嚴重堆垛問題,并發展了MXene基功能材料。與石墨烯不同,由于MXene的固有特性直接從單個2D片中組裝成3D MXene很難實現這里,利用一新的凝膠方法,在氧化石墨烯和適宜還原劑協助下,2MXene片組裝了3D水凝膠。將其作為超級電容器電極,該水凝膠實現的電容達370 F g-1(電流密度5 A g-1時),更重要的是,它還顯示出極高的倍率性能。此外,通過可控的干燥過程,可將MXene水凝膠轉變成不同的整體材料。所制備3D多孔MXene氣凝膠具有出色的吸附能力,可同時去除各種有機液體和重金屬離子,而固體具有出色的機械性能(高楊氏模量和硬度)。

Figure 1. 形成MXene凝膠的示意圖

Figure 2.MXM形貌與微觀結構:a-c冷凍干燥法,d-f毛細管干燥法獲得MXH的光學照片和不同放大倍數下的SEM,(gN2吸脫附曲線,(h孔徑尺寸分布情況

Figure 3. a-b不同放大倍數下的TEM,(cSEM相應EDS漫譜圖,(dEDA-rGO, MXene 粉末和F-MXMXRD圖,e不同氧化石墨烯量情況下制備的水凝膠光學

Figure 4. MXene組裝機制。(aTi 2p XPS譜,bMXH形成機制,(c不同還原劑制備水凝膠的照片。

Figure 5. MXH  F-MXM電極的電化學和吸附性能。(a-cMXH, MX/GN薄膜和 MXene薄膜電極電化學性能,包括倍率性能,循環伏安曲線,電化學阻抗譜,d吸附效率,(e幾種金屬離子吸附能力,fF-MXM對四氯化碳和Pb2+的吸附再循環能力情況

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     該研究工作由天津大學楊全紅課題組于2019發表在Adv. Funct. Mater.期刊上。原文3D Macroscopic Architectures from Self-Assembled MXene HydrogelsDOI: 10.1002/adfm.201903960

 
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