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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

2D MXene片组装成3D宏观结构,克服了2D MXene片本身严重堆垛问题,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,利用一新的凝胶方法,在氧化石墨烯和适宜还原剂协助下,2MXene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凝胶的示意图

Figure 2.MXM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,(gN2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,(cSEM相应EDS漫谱图,(dEDA-rGO, MXene 粉末和F-MXMXRD图,e不同氧化石墨烯量情况下制备的水凝胶光学

Figure 4. MXene组装机制。(aTi 2p XPS谱,bMXH形成机制,(c不同还原剂制备水凝胶的照片。

Figure 5. MXH  F-MXM电极的电化学和吸附性能。(a-cMXH, MX/GN薄膜和 MXene薄膜电极电化学性能,包括倍率性能,循环伏安曲线,电化学阻抗谱,d吸附效率,(e几种金属离子吸附能力,fF-MXM对四氯化碳和Pb2+的吸附再循环能力情况

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     该研究工作由天津大学杨全红课题组于2019发表在Adv. Funct. Mater.期刊上。原文3D Macroscopic Architectures from Self-Assembled MXene HydrogelsDOI: 10.1002/adfm.201903960

 
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