天津大学杨全红课题组–借助氧化石墨烯从2d mxene水凝胶组装成3d宏观结构 | 山东利特纳米技术有限公司-pg电子免费版

将2d mxene片组装成3d宏观结构，克服了2d mxene片本身的严重堆垛问题，并发展了mxene基功能材料。与石墨烯不同，由于mxene的固有特性，直接从单个2d片中组装成3d mxene很难实现。这里，利用一种新的凝胶方法，在氧化石墨烯和适宜还原剂协助下，从2d mxene片组装了3d水凝胶。将其作为超级电容器电极，该水凝胶实现的电容达370 f g-1（电流密度为5 a g-1时），更重要的是，它还显示出极高的倍率性能。此外，通过可控的干燥过程，可将mxene水凝胶转变成不同的整体材料。所制备的3d多孔mxene气凝胶具有出色的吸附能力，可同时去除各种有机液体和重金属离子，而固体具有出色的机械性能（高杨氏模量和硬度）。

figure 1. 形成mxene水凝胶的示意图。

figure 2.mxm的形貌与微观结构：（a-c）冷冻干燥法，（d-f）毛细管干燥法获得mxh的光学照片和不同放大倍数下的sem图，（g）n2吸脱附曲线，（h）孔径尺寸分布情况。

figure 3. （a-b）不同放大倍数下的tem图，（c）sem图和相应的eds漫谱图，（d）eda-rgo, mxene 粉末和f-mxm的xrd图，（e）不同氧化石墨烯量情况下制备的水凝胶光学图。

figure 4. mxene的组装机制。（a）ti 2p xps谱，（b）mxh形成机制，（c）不同还原剂制备水凝胶的照片。

figure 5. mxh 和 f-mxm电极的电化学和吸附性能。（a-c）mxh, mx/gn薄膜和 mxene薄膜电极的电化学性能，包括倍率性能，循环伏安曲线，电化学阻抗谱，（d）吸附效率，（e）对几种重金属离子的吸附能力，（f）f-mxm对四氯化碳和pb2 的吸附再循环能力情况。

该研究工作由天津大学杨全红课题组于2019年发表在adv. funct. mater.期刊上。原文：3d macroscopic architectures from self-assembled mxene hydrogels（doi: 10.1002/adfm.201903960）