水热法制备 Ti3C2Tx@TiO2 异质结及其在铝离子电池中的应用

《Molecules》：Interlayer Spacing Expansion and Active Site Engineering of MXene@TiO2 Heterostructures as Robust Cathodes for Rechargeable Aluminum-Ion Batteries

　　

摘要

铝离子电池（Aluminum-ion batteries, AIBs）由于其高理论容量、成本效益和优异的安全性，已成为一种极具前景的储能技术。然而，目前仍缺乏能够可逆地插入/提取铝离子的稳定高效正极材料，这在该领域是一个关键挑战。本文提出了一种简单可行的水热合成方法，用于原位制备Ti₃C₂T_x@TiO₂异质结构，并系统探讨了水热反应温度和反应时间对复合材料形貌、层间结构、表面化学性质及电化学性能的影响机制。研究结果表明，均匀分散的锐钛矿TiO₂纳米颗粒牢固地附着在MXene纳米片上，有效抑制了层间堆叠现象，使层间距从1.040纳米扩大到1.344纳米，并同步调节了MXene表面的官能团。得益于扩展的离子扩散通道、丰富的赝电容活性位点以及坚固的异质界面，优化后的Ti₃C₂T_x@TiO₂电极实现了243.8 mAh g^?1的初始可逆容量，在经过200次循环后仍能保持80 mAh g^?1