二维Ti3C2Tx MXene材料因在超级电容器、锂离子电池和钠离子电池中表现出优异的导电性和高体积容量而备受关注。镁离子电池因价格低廉、安全性能好且理论体积能量密度大，已成为最有前景的锂离子电池代替品之一。理论预测纯Ti3C2有较强的Mg2+存储性能。但迄今为止，实验上还不能合成不带表面官能团的MXene。已有研究显示，二价镁离子不能可逆地嵌入到Ti3C2Tx中，从而造成Ti3C2Tx MXene几乎没有储镁容量。因此，需要探索合适的实验方法开启MXene的镁离子存储性能。
近日，中国科学院兰州化学物理研究所清洁能源实验室研究员阎兴斌课题组利用预先嵌入阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵CTAB方法改变MXene电子特性，使Ti3C2Tx MXene展示出较高的镁离子存储容量。研究人员对样品进行了系统测试：阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠SDS和同样烷基链长度的阳离子表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵DTAB进行对比测试结果表明，表面活性剂均会增加MXene的层间距，但是仅阳离子表面活性剂对MXene的Mg2+存储有促进作用。通过XPS和密度泛函理论计算方法发现，嵌入的CTA+阳离子降低了Mg2+在MXene表面的扩散势垒，进而大大地提升了Mg2+在MXene层间的可逆嵌入/脱出性能。研究显示，以MXene为正极的镁电池在50mA·g-1的电流密度下展示300mAh·cm-3的高体积比容量和优异的倍率特性。该研究赋予了MXene材料在电化学储能领域的又一个新应用，同时也为镁电池的正极材料提供了新的选择。
该研究结果近期在线发表在ACS Nano上。该研究得到了国家自然科学基金的资助
MXene电极材料在镁电池中的性能
高温电池是特种电池的重要分支。镁金属具备优异的化学稳定性、高熔点和不易生长枝晶等优势，因而镁金属电池被认为是开发耐高温特种电源的理想选择。由于高温条件下电解质的稳定性和界面反应面临较多挑战，因此设计耐......
在储能需求高涨的当下，电池技术呈现多元化发展，除主流锂电池外，镁、钠等新兴材料也在电化学领域迎来前所未有的发展动力。业界普遍认为，拥有相对安全和高能量密度的镁电池在多个应用场景下都有望替代锂电池，成为......
二维Ti3C2TxMXene材料因在超级电容器、锂离子电池和钠离子电池中表现出优异的导电性和高体积容量而备受关注。镁离子电池因价格低廉、安全性能好且理论体积能量密度大，已成为最有前景的锂离子电池代替品......
二维Ti3C2TxMXene材料因在超级电容器、锂离子电池和钠离子电池中表现出优异的导电性和高体积容量而备受关注。镁离子电池因价格低廉、安全性能好且理论体积能量密度大，已成为最有前景的锂离子电池代替品......
镁电池由于其资源丰富、体积比容量大、镁负极电沉积不易形成枝晶等众多优点日益受到关注。然而，高电位稳定电解液和可脱嵌镁的结构原型的缺乏限制了目前镁电池的发展。现在商用的碳酸酯类电解液会在镁负极表面形成离......
今天是3月9日，三八妇女节的第二天。以下的心里话，当然不能在三八节那天讲。今天讲：A，欢迎指教；B，相信大家~尤其女同志宽广的胸怀。向各位讲点如下心里话：一，诚祝，女主编+女编辑+女编委三八节后继续美......