通过先进的松弛时间分布（DRT）分析方法，阐明Ti3C2Tx电极的界面电荷转移动态

《Nanoscale Advances》：Elucidating interfacial charge-transfer dynamics of Ti3C2Tx electrodes via advanced distribution of relaxation times (DRT) analysis

　　阿里亚·卡纳特瓦拉皮尔（Arya Kannathvalappil）|凯菲·赛义德（Kaifee Sayeed）|巴蒂斯特·皮（Baptiste Py）|萨比亚尔·拉赫曼（Sabiar Rahaman）|弗朗切斯科·丘奇（Francesco Ciucci）|卡维塔·潘迪（Kavita Pandey）

本研究采用松弛时间分布（DRT）分析方法，揭示了基于Ti3C2Tx MXene的电极中的电化学电荷动态。在多种电解质（H2SO4、Na2SO4和KOH）以及多种基底材料（氟掺杂氧化锡、碳纸和镍泡沫）上，系统地进行了包括循环伏安法（CV）和电化学阻抗谱（EIS）在内的全面电化学表征，以评估电荷存储机制。通过DRT分析，有效区分了不同的电子-离子传输动态和松弛过程，从而更深入地了解了电解质与基底之间的相互作用。结果表明，酸性电解质（H2SO4）显著增强了电荷转移动力学，而高孔隙率的基底材料（镍泡沫和碳纸）改善了电容性能。DRT分析具体识别出了主要的电荷转移峰，并明确了动力学限制，特别是在Na2SO4介质中，发现了在更高电位下传输速度较慢的现象。总体而言，这项研究强调了DRT分析在系统解析复杂电化学现象方面的能力，突显了其在优化基于MXene的能量存储系统中的重要性。

1. 引言
电化学储能系统严重依赖于精确的表征技术来准确解读复杂的电荷存储和传输机制。在各种分析方法中，松弛时间分布（DRT）分析作为一种强大的工具，能够将阻抗数据分解为不同的松弛过程，有助于详细理解电子-离子传输机制和动力学特性。尽管DRT分析具有强大的分析能力，但在MXene等先进二维材料中的应用仍待探索。MXene是一类二维过渡金属碳化物和氮化物，由于具有优异的导电性、亲水性、可调的表面化学性质以及出色的电容性能而受到广泛关注。MXene通常表示为化学式Mn+1XnTx，其中M代表过渡金属（如Sc、Ti、Hf、Zr、V或Nb），X代表碳和/或氮，Tx表示各种表面终止基团，如羟基（–OH）、氧（–O）和氟（–F）。MXene通常采用ABABAB的排列方式，而M3X2和M4X3则采用ABCABC的堆叠结构。MXene于2011年首次被发现，此后有多种组成（如Ti3C2Tx、V2CTx和Nb4C3Tx等）被研究用于储能和其他应用。电解质对电化学性能至关重要，显著影响导电性、离子迁移率和电荷存储机制。研究人员已经广泛研究了离子型、有机型和水基电解质。与通常具有易燃性、较低导电性、较高毒性和较高成本的水基电解质相比，H2SO4、Na2SO4和KOH等水基电解质因其高离子导电性、环保性、易处理性、非腐蚀性和相对较低的成本而具有优势。先前关于基于Ti3C2Tx的超电容器的研究表明，在酸性电解质中具有优越的性能；例如，Lukatskaya等人报告在1 M H2SO4介质中，电容器在-0.35至0.35 V的电位窗口内达到205 F g?1的电容值。酸性电解质通常有利于质子嵌入，从而提高伪电容。基底的选择通过影响界面电子-离子动态、导电性和孔隙率变化来进一步影响电极性能。常见的基底材料如氟掺杂氧化锡（FTO）、碳纸和镍泡沫在这些性质上存在显著差异，显著改变了沉积在其上的活性材料的电化学响应。尽管有许多研究探讨了MXene在不同基底上的表现，但涵盖广泛电解质和基底组合的综合性研究仍然较少。因此，了解电解质与基底之间的相互作用如何影响电化学特性是至关重要的。

本研究特别关注应用DRT分析来揭示Ti3C2Tx MXene电极内的详细电化学电荷动态。在三种不同的水基电解质（1 M H2SO4（酸性）、Na2SO4（中性）和KOH（碱性）中系统比较了电化学行为，并在具有不同形态和导电性能的基底（FTO、碳纸和镍泡沫）上进行了评估。通过循环伏安法（CV）、电化学阻抗谱（EIS）以及特别是DRT分析，本研究提供了关于离子导电性、电解质pH值、基底孔隙率和表面形态如何影响电子-离子传输动态和电荷转移动力学的全面见解。最终，这项工作突显了DRT分析在解析复杂电化学现象中的关键作用，为优化基于MXene的能量存储设备提供了重要指导。

2. 材料与方法
2.1. 化学品和试剂
Ti3AlC2前体从Intelligent Materials Private Limited购买。分析级化学品，包括氢氟酸（HF，40 wt%）、盐酸（HCl，12 M）、聚偏二氟乙烯（PVDF）、N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）、活性炭、氟掺杂氧化锡（FTO）、硫酸（H2SO4）、硫酸钠（Na2SO4）和氢氧化钾（KOH），均购自Sigma-Aldrich Co., Ltd。碳纸和镍泡沫来自Synergy Fuel Pvt. Limited。异丙醇（IPA）从当地供应商处采购并在使用前进行纯化。所有实验中使用的去离子水（DI水，18.2 MΩ cm）通过Sartorius Mini Plus UV水净化系统制备。

2.2. Ti3C2Tx MXene的合成
Ti3C2Tx MXene是通过选择性蚀刻方法合成的。首先，按6:3:1的体积比准备蚀刻液，即12 M HCl、DI水和40 wt% HF。具体步骤为：在塑料烧杯中加入6 mL DI水，保持在35°C下并持续搅拌（400 rpm），然后缓慢加入12 mL 12 M HCl，接着加入2 mL 40 wt% HF。确保混合均匀后，逐渐加入1 g Ti3AlC2并在35°C下连续搅拌36小时。蚀刻完成后，通过多次离心（约5000 rpm）彻底清洗Ti3C2Tx，直至pH值趋于中性（约6），通常需要六次清洗循环。随后将产物在60°C下干燥过夜。为了分层，将清洗后的MXene分散在0.5 M LiCl溶液中（50 mL），并在室温下搅拌六小时。之后，悬浮液经过多次离心（3500 rpm），起初5分钟，然后1小时，以彻底去除残留的LiCl和杂质。最后，将分层后的Ti3C2Tx真空干燥，得到纯净且剥离的MXene粉末。

2.3. 材料表征
合成的Ti3C2Tx的晶体结构和相纯度通过X射线衍射（XRD）在SmartLab衍射仪（Rigaku Corp.）上使用Cu Kα射线（λ = 0.15418 nm）和3 kW功率下进行表征。傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析使用PerkinElmer Spectrum 1000光谱仪完成。紫外-可见吸收光谱在200–800 nm波长范围内使用Lambda 750光谱仪记录。拉曼光谱使用Horiba Scientific共聚焦拉曼显微镜（Xplora Plus V1.2）和532 nm激光在25%功率下进行。表面形态和元素分析采用场发射扫描电子显微镜（FE-SEM，Tescan Mira 3 LMH）结合能量分散X射线光谱仪（EDS，Bruker Quantax 200）进行。高分辨率透射电子显微镜（HR-TEM，ThermoFisher Talos F200 S）提供了详细的微观结构成像和选区电子衍射（SAED）图案。原子力显微镜（AFM，Agilent Technologies）测量用于估算合成的Ti3C2Tx的厚度和层数。

2.4. 电极制备和电化学测量
电极采用浆料涂布法制备。将合成的Ti3C2Tx（活性材料）、活性炭（导电添加剂）和PVDF（粘合剂）按8:1:1的重量比混合。混合物在研钵中机械研磨30分钟。然后加入适量的NMP溶剂，经过12小时的磁力搅拌后得到均匀的浆料。根据其不同的形态和导电特性，选择了三种不同的基底：FTO、碳纸和镍泡沫。在浆料沉积之前，FTO基底依次在丙酮、DI水和IPA ultrasonic浴中清洗15分钟。镍泡沫基底在2 M HCl中酸洗，然后用丙酮冲洗，并在60°C下真空干燥12小时。将制备好的浆料均匀滴涂在每种基底上，随后在80°C下真空干燥24小时。电化学表征使用电位计/电流计（AutoLab PGSTAT302N）进行。三电极装置由Ti3C2Tx修饰的基底作为工作电极，铂网作为对电极，以及饱和甘汞电极（用于H2SO4和Na2SO4电解质）或Hg|HgO电极（用于KOH电解质）作为参比电极。电解质为新鲜制备的1 M H2SO4、Na2SO4和KOH水溶液。CV测试在1至150 mV s?1的扫描速率范围内进行，以评估电化学稳定性和电容性能。EIS测量在100 mHz至100 kHz的频率范围内进行，采用15 mV的交流 amplitude。EIS数据使用Nova 2.1软件进行分析，并通过Kramers–Kr?nig一致性测试确保数据可靠性。阻抗谱进一步通过DRT分析处理，利用零均值高斯过程和平方指数核来精确解析电子-离子动态。

2.5. DRT反卷积
为了从实验EIS光谱中恢复DRT，我们使用具有零均值和平方指数核的高斯过程之和来近似DRT。这种概率方法允许我们估算DRT并量化DRT反卷积的不确定性。此外，这种方法通过最大化实验证据来优化模型参数，且不依赖于正则化参数。

3. 结果与讨论
3.1. 粉末X射线衍射测量和紫外-可见光谱
未经处理的Ti3AlC2前体和合成的Ti3C2Tx的XRD图案如图1(a)所示。两种图案都与Ti3AlC2的标准衍射数据（JCPDS no. 52-0875）非常吻合，证实了前体的纯度。经过HF蚀刻和超声处理后，Ti3AlC2的特征峰（33°至43°范围内，尤其是38.96°的（104）峰）完全消失，表明铝层被成功去除，Ti3C2Tx成功转化。此外，（002）峰从Ti3AlC2的9.58°显著移至Ti3C2Tx的8.92°，这归因于层间距离的增加，详见补充信息中的表S1。（002）峰强度的增加进一步验证了Ti3C2Tx的成功合成。

3.2. FTIR和拉曼光谱
FTIR光谱用于分析Ti3C2Tx的组成和表面功能。图2(a)展示了Ti3AlC2和Ti3C2Tx的比较FTIR光谱。大约3435 cm?1处的宽吸收峰，对应于羟基（–OH）的伸缩振动，在Ti3C2Tx中比在Ti3AlC2中更为强烈，反映了蚀刻过程导致表面羟基组的增加。1630 cm?1处的峰对应于C–OH键的弯曲振动。此外，2923 cm?1和2825 cm?1处的峰分别代表甲基（–CH3）和亚甲基（–CH2）的对称和不对称伸缩振动，可能是由于残留的非晶碳所致。609 cm?1和559 cm?1处的峰分别对应于Ti–C振动和Ti–O变形振动，而462 cm?1处的带与O–Ti–O振动相关。拉曼光谱进一步阐明了合成过程中发生的结构变化（图2(b)）。原本与Ti和Al原子振动相关的ω1（约267 cm?1）、ω2（约409 cm?1）和ω3（约613 cm?1）峰在蚀刻后发生了显著变化。ω1峰的消失特别表明铝层被有效去除。增强的ω5（约1378 cm?1）和ω6（约1583 cm?1）峰通常表示为D和G带峰，表明MXene表面暴露的碳原子增多。大约208 cm?1处的显著峰由#标记，归因于碳和钛原子的垂直于平面的振动。测量过程中激光功率引起的约154 cm?1处的突出峰反映了Ti3C2Tx的部分氧化，进一步验证了MXene的形成。

这些拉曼光谱结果与先前的文献一致，支持了Ti3C2Tx的有效合成和结构完整性。形态和结构分析

场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）和高分辨率透射电子显微镜（HR-TEM）分析提供了从Ti3AlC2前体到Ti3C2Tx转变的全面形态学见解。FE-SEM图像显示了原始Ti3AlC2的层状堆积结构（图S1(a和b)）。刻蚀后，剥离的Ti3C2Tx呈现出明显的层状和分层结构，清楚地表明铝已被成功去除（图3(a和b)）。能量色散光谱（EDS）分析定量验证了这一转变，显示铝含量从18.3%显著降低到约0.8%，如表S2所总结，确认了刻蚀的有效性。

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图3. (a和b) FE-SEM，(c和d) 低倍率TEM图像，(e) HR-TEM图像，(f) 剖面图，(g) SAED图案，以及(h) Ti3C2Tx的HR-TEM EDS图。

HR-TEM进一步确认了图3(c和d)中的层状结构，并扩展了Ti3C2Tx的层间距离。图像显示层间距约为0.94纳米，这与XRD分析中确定的(002)平面一致（图3(e)）。图3(f)展示了从HR-TEM图像得出的剖面图，显示出层分离的均匀性。选区电子衍射（SAED）图案（图3(g)）显示清晰的衍射环，证实了从XRD图案中推断出的晶体性质和结构完整性。

使用HR-TEM EDS进行元素映射（图4(a–g)）确认了碳（C）、钛（Ti）、氧（O）和氟（F）的均匀元素分布，以及微量残留的铝（Al），进一步验证了刻蚀过程的有效性。原子力显微镜（AFM）分析（图S2）提供了额外的结构细节，显示平均层厚度约为19纳米。总的来说，这些严格的形态学、成分和结构表征证实了Ti3C2Tx层的成功合成和均匀剥离。

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图4. (a) Ti3C2Tx的HR-TEM EDS映射和(b) 暗场图像，以及(c–g) C、Ti、O、F和Al的TEM EDS映射。

3.4. Ti3C2Tx的电化学表征：对离子动力学和界面电荷转移机制的见解

3.4.1. 依赖电解质的电化学响应和电荷存储行为

MXenes，特别是Ti3C2Tx，表现出多样的电化学响应，包括电双层电容（EDLC）和伪电容，这些响应受到所使用的电解质类型和离子种类的显著影响。文献报告确认了在盐溶液或离子液体中的这些不同行为，将其归因于MXenes独特的二维层状结构和丰富的表面官能团（–O、–OH、–F）。

3.4.2. 这种结构特征使得H+、Li+、Na+和K+等高活性离子能够在其层间快速插入和脱插，从而增强电荷存储性能。

在这项研究中，将Ti3C2Tx薄膜沉积在掺氟二氧化锡（FTO）基底上，并在三种不同的电解质中进行了电化学分析：1 M H2SO4、1 M Na2SO4和1 M KOH。这些电解质表现出特定的电化学稳定窗口：H2SO4为?0.75至0.53 V，Na2SO4为?0.90至0.35 V，KOH为?0.40至0.65 V。值得注意的是，不同的合成工艺可能导致Ti3C2Tx表面官能团的变化，而电极制备方法也会进一步影响其电化学行为。本研究仅关注使用HF + HCl刻蚀方法合成的Ti3C2Tx，因此结果应在这一背景下解释。

3.4.1.1. 循环伏安法研究和离子迁移率分析

图5(a)显示了Ti3C2Tx在1 M H2SO4中的循环伏安曲线（CVs），在不同扫描速率下的情况。在较低的扫描速率（10 mV s?1）下，约-0.3 V处出现一个明显的宽峰，表明由于涉及表面结合的Ti氧化态转变的氧化还原反应而产生的伪电容行为。相反，在较高的扫描速率（110 mV s?1）下，CV曲线呈现出EDLC行为特征的矩形形状。这种转变发生是因为质子向电极界面的扩散速率超过了法拉第反应的速率，从而通过离子吸附/脱附而不是氧化还原过程促进电容电荷存储。

图5(b)展示了Ti3C2Tx在1 M Na2SO4中的CV曲线，显示出在所有扫描速率（30–110 mV s?1）下均为理想的矩形曲线，这与Na+的较低离子迁移率（5.19 × 10?5 S?1 cm2 V?1）一致。同样，Ti3C2Tx在1 M KOH电解质中的CV曲线（图5(c)也表现出类似的EDLC主导行为，但由于K+离子的中等离子迁移率（7.62 × 10?5 S?1 cm2 V?1），current密度较低。

图5(d)在10 mV s?1扫描速率下直接比较了三种电解质的CV曲线，明确显示H2SO4下的电容最高。这一结果源于质子驱动的表面氧化还原反应和传统的EDLC机制的结合。

3.4.1.2. 电化学阻抗谱（EIS）：界面电荷转移动力学分析

EIS用于研究Ti3C2Tx薄膜的界面电荷转移动力学和离子传输特性。图6(a–c)展示了在开路电位（OCP）以下、和以上记录的Nyquist图。这些图展示了半圆，其直径对应于电极-电解质界面的电荷转移电阻（Rct）。

表2总结了在0.2 V下各种离子的尺寸、水合半径、迁移率和摩尔电导率。值得注意的是，H+离子表现出最高的离子迁移率（36.20 × 10?5 S?1 cm2 V?1），远超过Na+和K+，从而导致更高的current密度和更好的电化学性能。

3.4.2.2. 基底的电化学对Ti3C2Tx性能的影响

3.4.2.1. 取决于基底的循环伏安法研究

CV用于研究沉积在不同电极基底（FTO、碳纸和镍泡沫）上的Ti3C2Tx的电化学性质。图8展示了在不同电位范围内（FTO为-0.9至0.35 V，碳纸为-0.85至0.35 V，镍泡沫为-1.3至-0.3 V）进行的CV分析。所有基底的总体电位窗口大致相当：FTO为1.25 V，碳纸为1.2 V，镍泡沫为1.0 V，表明基底对电活性窗口的影响很小。

图8(a–c)显示了在不同扫描速率（30至110 mV s?1）下每种基底的CV曲线。值得注意的是，随着扫描速率的增加，所有基底的面积电容逐渐减小。这种行为与表面控制机制一致，即更快的电位扫描减少了扩散层厚度，使离子在更短的时间内更易于接触电极表面。FTO基底上的Ti3C2Tx CV曲线（图8(a)）表现出明显的倾斜和钝化特性，这种特性随着扫描速率的增加而加剧。图8(d)在固定扫描速率（50 mV s?1）下比较了三种基底的CV曲线，表明H2SO4下的电容最高。这一结果源于质子驱动的表面氧化还原反应和涉及表面氧基团质子化及Ti氧化态变化的传统EDLC机制。

3.4.2.2. 基底对Ti3C2Tx电容的定量评估

Ti3C2Tx在每种基底上的电容使用以下公式定量确定：

表3详细列出了在50 mV s?1扫描速率下从CV计算出的电容值。镍泡沫由于其优异的导电性和更多的活性位点以及多孔微结构，表现出显著更高的电荷存储能力。正如图8(d)所示，镍泡沫的CV曲线明显呈矩形，具有垂直取向的特性，表明其具有显著的电容存储能力。这种性能提升源于电解质渗透到多孔结构中，改善了离子传输并促进了更有效的电荷转移。基底的孔隙率顺序为：FTO < 碳纸 < 镍泡沫。因此，更高的孔隙率直接与更好的电化学活性相关。

3.4.2.3. 电化学阻抗谱：基底对电荷转移电阻的影响

EIS用于研究不同基底上的界面电荷转移动力学。图9(a–c)展示了在三个不同电位下每种基底的Nyquist图。值得注意的是，基底之间的Rct存在显著差异，镍泡沫的Rct最低，FTO的Rct最高。这一趋势直接与基底的孔隙率和导电性属性相关。镍泡沫具有优异的导电性和较大的孔隙率（400 nm至3000 μm），表现出最低的Rct，表明其高效的电子转移动力学。碳纸的Rct介于两者之间，而FTO的Rct最高。在三种不同电位下，(a) FTO、(b) 碳纸和(c) 镍泡沫基底的实验阻抗的奈奎斯特图。(d) 在-0.3 V时，每种基底的实验阻抗与拟合阻抗的奈奎斯特图。图9(d)详细展示了-0.3 V时实验阻抗与拟合阻抗数据的比较分析，并在表3中进行了总结。单个Rct/CPE电路模型能够充分表征碳纸和FTO的阻抗数据。相反，由于镍泡沫复杂的孔状结构（由可接触的外表面和不易接触的内部孔区域组成），需要使用双Rct/CPE元件进行拟合。这两个不同的区域导致了不同的电荷转移电阻。在基底的溶液中也观察到了电阻变化，这可能是由于电化学测量过程中工作电极和参比电极之间的距离存在微小差异所致。以下是每种基底在-0.3 V时的Rs和Rct电阻值以及恒定相位元件(CPE)的值。

3.5. 松弛时间(DRT)分布分析：揭示电化学过程
3.5.1. 通过DRT方法分离电化学过程
从EIS光谱中可以估算出溶液电阻、电荷转移电阻和扩散特性等基本参数。然而，使用传统的奈奎斯特阻抗光谱来准确区分同时发生在不同时间尺度上的各种电化学过程仍然具有挑战性。为了解决这一限制，松弛时间(DRT)分布技术作为一种强大的分析方法变得尤为重要，它被有效用于燃料电池、电池、太阳能电池和电化学电容器的详细研究。DRT的显著优势在于其能够识别、分离并清晰地表征发生在接近时间尺度上的重叠物理化学过程。
在将频域阻抗数据转换为时域表示之前，使用Kramers–Kr?nig变换验证了收集到的阻抗数据的可靠性。随后，分析的时间尺度域被系统地划分为四个不同的区域，如图11所示。这些时域区域分别对应不同的电化学过程：区域I（1.0 μs至0.1 ms）、区域II（0.1 ms至0.1 s）、区域III（0.1 s至10 s）和区域IV（10 s至1.0 ks）。图12(a, c, e)和13(a, c)展示了作为时间尺度、施加电位和电解质-基底系统组成的函数的恢复的DRT谱。图12(b, d, f)和13(b, d)中的互补等高线图有效地说明了实验条件如何影响DRT曲线。通过对谱线的分析发现，在所有测试条件下，区域I中没有显著峰值，而在区域II中始终观察到一个较小峰值，这归因于钝化层或固体电解质界面的形成。在区域III中出现了多个可辨别的峰值，表明存在具有不同松弛时间常数的各种电荷转移机制。特别是，大约在τ ≈ 1.0 s时的主导峰主要对应于离子-电极之间的电荷转移相互作用。区域III内的其他较小峰值可能与Ti3C2Tx电极表面合成过程中形成的可忽略的TiO2层的离子相互作用有关。

3.5.3. 电压依赖的DRT光谱行为
图12(a, c, e)和13(a, c)展示了作为时间尺度、施加电位和电解质-基底系统组成的函数的恢复的DRT谱。DRT分析是在与EIS相同的直流电位下收集的阻抗数据上进行的，这些电位是在每个系统的稳定电化学窗口内选择的。图12(b, d, f)和13(b, d)中的补充等高线图有效地说明了实验条件如何影响DRT曲线。分析谱线发现，在所有测试条件下区域I中没有显著峰值，而在区域II中始终观察到一个较小峰值，这归因于钝化层或固体电解质界面的形成。在区域III中出现了多个可辨别的峰值，表明存在具有不同松弛时间常数的各种电荷转移机制。具体来说，大约在τ ≈ 1.0 s时的主导峰主要对应于离子-电极之间的电荷转移相互作用。图12(a)中的H2SO4、图12(c)中的Na2SO4和图13(e)中的KOH电解质在不同直流电位下的恢复DRT谱。(b)、(d)和(f)分别是这些DRT的等高线图。

考虑到本研究关注电解质和基底对电荷转移动力学的影响，特别强调了区域III中发现的显著峰值。图12(a, c, e)和13(a, c)清楚地显示了随着施加电位的增加，这一主导峰值向更高松弛时间的移动，表明在较高电位下电荷转移动力学逐渐减慢。然而，这种电位依赖的峰值移动在H2SO4（图12(a)）和KOH（图12(e)）中不如Na2SO4（图12(c)）明显。这种现象直接归因于Na2SO4中观察到的显著更高的电荷转移电阻（Rct = 5908.2 Ω）。同样，像碳纸和镍泡沫这样的基底与FTO基底相比，在较高电位下显示出更明显的向更长时间尺度的移动，即使在相同的电解质（Na2SO4）中也是如此。观察到的峰值强度变化与这些基底的电导率特性密切相关。

为了进一步阐明电压对恢复DRTs的影响，我们还在图12和13的右侧面板中分别为电解质和基底绘制了DRTs的等高线图。对于H2SO4，我们注意到随着电压的增加，在区域II中出现一个峰值，在区域IV中出现另一个峰值，后者在0 V左右变得显著（图12(b)）。Na2SO4也观察到了区域II中的相同趋势，而第二个峰值并未在所有施加的电位下出现（图12(d)）。对于KOH，两个峰值出现在与H2SO4大致相同的时间尺度上（图12(a)和f)），且区域II中的峰值幅度是区域IV中的两倍。有趣的是，这两个峰值的幅度大致与电压无关，只有在0.3 V时峰值似乎消失（图12(f)）。关于基底，碳纸在大约-0.2至0.2 V的电压范围内在区域III中呈现一个峰值（图13(b)），而镍泡沫在大约-0.5 V的电压下在区域IV中呈现一个峰值，达到最大强度（图13(d)）。

通过严格的系统DRT分析，本研究有效地描绘了复杂的电荷转移和扩散机制，提供了关于电解质和基底选择对不同施加电位下电化学性能影响的全方位见解。这一改进归因于镍泡沫相较于FTO（氟化钛）和碳纸基底在导电性、孔隙率以及活性表面积方面的优越性能。这项综合研究结合了DRT（深度热分析）技术与电解质及基底依赖性的电化学表征方法，为理解和优化Ti3C2Tx电极界面提供了坚实的理论基础。由此获得的见解为未来基于MXene（二硫化钼纳米片）的电化学系统在高效能源存储和转换应用方面的发展提供了关键支持。

**利益冲突**
作者声明不存在利益冲突。

**数据可用性**
支持本研究结果的数据可应合理要求向通讯作者索取。相关数据已作为补充信息（SI）的一部分提供。补充信息的获取地址为：DOI: https://doi.org/10.1039/d5na01183c