MXene是2D過渡金屬碳化物和氮化物的新家族，由于其良好的導電性、高的比表面積和出色的電化學性能，在電化學儲能、傳感技術和催化方面引起了極大的關注。在這項工作中，通過便捷的原位還原和熱退火工藝設計和制備了一系列摻雜Co
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4的3D MXene/RGO混合多孔氣凝膠，其中還原的氧化石墨烯（RGO）導電網絡可以電連接分離的Co
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4-MXene復合納米片，導致增強的電子導電性。發現以質量比為3:1的Co
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4-MXene/RGO（CMR31）制備的Co
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4-MXene/RGO混合多孔氣凝膠作為超級電容器的電極時，在1 A/g電流密度下，達到345 F/g的超高比電容，大大高于Ti
3C
2T
x MXene、RGO和MXene/RGO電極。另外，可以實現高電容保持率（在3 A/g的高電流密度下，10000次循環后為初始電容的85％）和低內部電阻R
s（0.44 W）。全固態非對稱超級電容器（ASC）器件是使用CMR31組裝的，并且如果四個ASCs串聯連接，它能夠點亮藍色LED指示燈5分鐘。因此，這些新型的Co
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4-MXene/RGO混合多孔氣凝膠在高能量存儲設備中具有潛在的實際應用。
Figure 1. Co
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4-MXene/RGO混合多孔氣凝膠的逐步制備示意圖。
Figure 2. a,b）MAX（Ti
3AlC
2）的SEM圖像；c,d）Ti
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2T
x MXene的SEM圖像；e,f）Co
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4-MXene的SEM圖像
Figure 3. a）穩定的MAX粉、Ti3C2Tx MXene水分散體、Co
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4-MXene水分散體、GO水分散體和Co
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4-MXene/RGO混合多孔氣凝膠的數碼照片；b,c）CMR31的SEM圖像；d）CMR31的EDX圖像；e）CMR31中C、O、Ti和Co元素的元素映射圖像
Figure 4. a）以10 mV/s的掃描速率測量的Ti
3C
2T
x MXene、Co
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4-MXene、CMR11、CMR31和CMR51電極的CV曲線；b）在1 A/g的電流密度下測量的GCD曲線；c）在10到100 mV/s的不同掃描速率下CMR31電極的CV曲線；d）CMR31電極在1至10 A/g的不同電流密度下的GCD曲線；e）0.01 kHz至100 Hz頻率范圍內的EIS奈奎斯特圖；插圖顯示了在高頻范圍內的曲線圖；f）CMR31電極在10000次循環中的循環穩定性；插圖顯示了在第一個和第10000個周期獲得的CV曲線
Figure 5. a）20mV/s的掃描速率，不同電勢窗的CV曲線；b）ASC在0–1.6 V的電位窗口中以不同掃描速率的CV曲線；c）GCD在不同電位窗口中的GCD曲線；d）在電位窗口0–1.6 V中，不同電流密度下ASC的GCD曲線；e）CMR31//AC ASC設備的示意圖；f）CMR31//AC ASC的Ragone圖；g）由串聯的四個全固態ASCs點亮LED指示器，在不同時間的亮度
相關研究成果于2019年由青島大學Jingquan Liu課題組，發表在Chem. Eur. J.（https://doi.org/10.1002/chem.201806342）上。原文：Fabrication of Cobaltosic Oxide Nanoparticle-Doped 3D MXene/Graphene Hybrid Porous Aerogels for All-Solid-State Supercapacitors。
