界面工程化2H-MoS2/MXene异质结构构筑高性能铵离子混合超级电容器

为解决MXene材料因堆叠导致的离子可及性差和倍率性能受限问题，研究人员通过原位生长垂直排列2H-MoS2纳米片构建HS-2H-MS@MXene异质结构。该设计形成稳定内建电场(BIEF)，实现722.13 F g-1的高比电容和51.1 Wh kg-1的能量密度，为新一代铵离子混合超级电容器(AAHSCs)提供创新阴极材料。

　　

在水系铵离子混合超级电容器(AAHSCs)研究领域，二维过渡金属碳氮化物(MXenes)因其卓越的导电性和氧化还原活性被视为理想阴极材料。然而材料堆叠的固有缺陷严重制约了离子传输效率。科研团队创新性地在Ti₃C₂T_x MXene基底上原位培育垂直取向的2H相二硫化钼(2H-MoS₂)纳米片，成功构建界面异质结构(HS-2H-MS@MXene)。这种精妙的界面设计产生了稳定的内建电场(BIEF)，在电场力驱动下显著加速电荷传输。2H-MoS₂的垂直排列构型不仅有效降低电荷转移阻抗，更大幅增加比表面积，为铵离子(NH₄⁺)存储提供丰富活性位点。测试数据显示，该电极材料在1 A g^-1电流密度下展现722.13 F g^-1的超高比容量，20 A g^-1大电流下仍保持61.6%的容量保留率，经5000次循环后容量保持率高达90.1%。与活性炭(AC)组装的完整器件实现750.6 W kg^-1功率密度下的51.1 Wh kg^-1能量密度，万次循环后容量衰减仅4.4%。这项研究为开发新一代高性能储能器件提供了重要的材料设计范式。