二维MXene基双金属尖晶石MCo2O4复合材料的构筑及其超级电容器性能研究

来自某研究团队的研究人员通过水热法合成MCo2O4/MXene（M=Ni, Zn）异质结构复合材料，解决了MXene层堆叠导致的离子传输受限和比电容衰减问题。NiCo2O4/MXene表现出1575 F g?1的高比电容和89%的循环稳定性，其不对称超级电容器能量密度达31.2 Wh kg?1，在能源存储领域具有重要应用价值。

　　

MXene因其优异的金属导电性、亲水性、表面氧化还原活性和化学稳定性，成为超级电容器电极材料的理想选择。然而，二维碳化铌（NbC₂T_x-MXene）层间易堆叠，导致离子传输受阻，降低体积性能和电荷传输效率。为克服该问题，研究人员采用低成本水热自组装法合成了双金属尖晶石MCo₂O₄/MXene（M=Ni, Zn）复合材料。该异质结构有效抑制MXene层堆叠，增强电化学活性位点暴露，并缓解体积变化导致的电容衰减。结构、形貌与电化学分析表明，复合材料具有独特 morphology 和卓越电化学性能。其中，NiCo₂O₄/MXene表现出优于ZnCo₂O₄/MXene的赝电容行为，在1 A g^?1电流密度下比电容达1575 F g^?1，10,000次循环后仍保持89%的容量。此外，以NiCo₂O₄@Nb₂C为正极、商业活性炭（AC）为负极构建的不对称超级电容器，在800 W kg^?1功率密度下实现31.2 Wh kg^?1的高能量密度，并在5,000次循环后仍保持81.2%的初始容量，展现出优异的长期循环稳定性。