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在本研究中，我們提出了一種通用的方法來合成均勻的三維(3D)金屬碳化物，氮化物和碳氮化物(MXenes)/金屬有機框架(MOFs)復(fù)合材料(Ti₃C₂TX/Cu-BTC, Ti=C₂TX/Fe, Co-PBA, Ti₃C₂TX/ZIF-8，Ti₃C₂TX/ZIF-67)結(jié)合了MOFs和MXenes的優(yōu)點，提高了穩(wěn)定性和導(dǎo)電性。隨后，在Ti₃C₂TX/ZIF-67的基礎(chǔ)上，合成了具有優(yōu)異電子和離子輸運性能的3D中空Ti₃C₂TX/ZIF-67/CoV2O6復(fù)合材料。Ti₃C₂TX/ZIF-67/CoV₂O=電極的比電容為285.5 F g^-1，遠高于ZIF-67和Ti₃C₂TX/ZIF-67電極。本研究為MXene/MOF復(fù)合材料的設(shè)計和合成開辟了一條新的途徑。

圖1. 合成Ti₃C₂TX/Cu-BTC、Ti₃C₂TX/Fe、Co-PBA、Ti₃C₂TX/ZIF-8、Ti₃C₂TX/ZIF-67和Ti₃C₂TX/ZIF-67/CoV₂O₆的原理圖。

圖2. 圖1所示。(a, f, k, p, u, B) TEM、(b, g, l, q, v, C)HRTEM, (c),SAED (d, h, m, r, w, D) XRD、(e、j、o、t, A) SEM,(i,n, s, x, E) HAADF-STEM圖片和元素的映射(d) Ti₃C₂TX (e i) Ti₃C₂TX / Cu-BTC (j-n) Ti₃C₂TX/Fe, Co-PBA, (o-s) Ti₃C₂TX / ZIF-8, (x-t)Ti₃C₂TX / ZiF-67,和(A-E) Ti₃C₂TX / ZiF-67 / CoV₂O₆。

圖3. Ti₃C₂TX, Ti₃C₂TX/ZIF-67和Ti₃C₂TX/ZIF-67/CoV₂O₆空心電極的電解質(zhì)/電子傳輸路徑示意圖。

圖4. (a) ZIF-67、Ti₃C₂TX/ZIF-67和Ti₃C₂TX/ZIF-67/CoV₂O₆在0.1 V s^-1下的CV曲線。(b) ZIF-67、Ti₃C₂TX/ZIF-67和Ti₃C₂TX/ZIF-67 /CoV₂O₆在1 A g^-1時的GCD曲線。(c) ZIF-67、Ti₃C₂TX/ZIF-67和Ti₃C₂TX/ZIF-67/CoV₂O₆在電流密度為1 ~ 5 A g^-1時的比電容。(d)在3 A g^-1電流密度下，Ti₃C₂TX/ZIF-67/CoV₂O₆在4000次GCD循環(huán)下的長期循環(huán)穩(wěn)定性。(e)對數(shù)峰值電流與對數(shù)掃描速率圖。(f) Ti₃C₂TX/ZIF-67/CoV₂O₆的電容貢獻。(g)在1 ~ 5 mA cm^-2電流密度下，Ti₃C₂TX/ZIF-67//AC和Ti₃C₂TX/ZIF-67/CoV₂O₆//AC的比電容。(h) Ti₃C₂TX/ZIF-67//AC和Ti₃C₂TX/ZIF-67/CoV₂O₆//AC的能量密度隨功率密度的變化曲線。

  相關(guān)科研成果由揚州大學(xué)龐歡團隊于2021年發(fā)表在Angewandte Chemie International Edition (10.1002/anie.202116282)上。原文：In Situ Growth of Three-Dimensional MXene/Metal-OrganicFramework Composites for High-Performance Supercapacitors。