MXene-聚苯胺纳米复合电极材料在超级电容器中的电化学性能研究及其协同增强机制

本综述重点探讨了采用创新火花等离子烧结（SPS）技术合成的V2CTx MXene与聚苯胺（PANI）复合材料的电化学性能。研究表明，MXene-PANI复合材料展现出优异的比电容（677.21 F/g）和循环稳定性（10,000次GCD循环后保持91.4%），其协同效应源于MXene的高导电性、伪电容特性（Pseudocapacitance）与PANI的多孔结构及氧化还原行为的有机结合，为新一代高性能超级电容器电极材料的设计提供了重要参考。

　　

Highlight

Material synthesis

实验中使用蒸馏水配制溶液并进行酸洗。除苯胺外，所有化学品均未经纯化直接使用。苯胺单体（C₆H₅NH₂）、盐酸（HCl）、硫酸（H₂SO₄）、过硫酸铵（(NH₄)₂S₂O₈）、纯石墨粉（C）、纯铝粉（Al）、氢氟酸（HF）、纯乙醇（C₂H₅OH）和纯钒粉（V）均购自Merck公司。

Characterization

通过图1所示的X射线衍射图谱对V₂AlC、V₂CT_x-MXene、PANI及MXene-PANI样品进行了表征。在V₂AlC的图谱中，2θ角位于13.6°、35.6°、36.3°、41.3°、55.5°、75.1°和78.9°的主峰分别对应V₂AlC结构中（002）、（100）、（101）、（103）、（106）、（109）和（116）晶面，与JCPDS卡片（No. 29–0101）的参考数据高度吻合[35,37]。未检测到次要相的衍射峰，证实了产物的高纯度。

Conclusion

总而言之，我们通过在酸性条件下、在V₂CT_x纳米结构存在时对苯胺单体进行电化学聚合，成功制备了V₂CT_x-MXene-PANI纳米复合材料，旨在将其用作新型电荷存储电极材料。得益于V₂CT_x的引入，MXene-PANI复合材料表现出惊人的比电容，达到677.21 F/g，与原始PANI电极的397.71 F/g相比，性能提升了1.7倍。