自支撑MXene薄膜由于其高的赝电容量和密度，在致密的能量存储应用方面具有极大的希望。然而，由于最密集的堆积结构导致的离子传输迟缓严重阻碍了它们的倍率性能。
近日，天津大学陶莹副教授报道了提出了一种重组策略来制备密度（2.6-4 g cm−3）和比表面积（8.4-65.4 m2 g−1）可调的自支撑柔性Mxene薄膜。
文章要点
1）研究人员从三维结构的Ti3C2Tx水凝胶中分离出来的Ti3C2Tx纳米片和Ti3C2Tx微凝胶一起过滤而成这种Mxene薄膜。得益于平行堆积的片层对毛细管力（FC）的调节作用，由三维相互连接的纳米片层组成的微凝胶作为抑制Ti3C2Tx纳米片层堆积的软间隔层，在除水过程中会被压缩，从而产生非常致密的薄膜，具有良好的柔韧性；同时，微凝胶的三维结构，产生了尺寸为3-5 nm的中孔，大大改善了离子的传输。
2）可以通过调节微凝胶含量来实现孔隙率和密度的平衡，从而使重组的Mxene（Ramx）薄膜的空间利用率达到最大，在10 mV s−1时表现出978F cm−3的高体积电容，即使在2000 mV s−1的超高扫描速率下也表现出75%的高电容保持率。
3）制备的超级电容器在0.83 kW L−1的功率密度下具有40 Wh L−1的高体积能量密度，在41.5 kW L−1的超高功率密度下保持了21 Wh L−1的能量密度，是迄今为止，所报道的水溶液中对称超级电容器的最高值之一。当使用聚丙烯酰胺(PAM)/H2SO4凝胶电解质组装成柔性超级电容器时，电极也表现出极好的柔韧性。此外，柔性超级电容器在各种弯曲角度下的电容衰减可以忽略不计，因此在柔性和便携式电子产品中显示出巨大的应用前景。
参考文献
Zhitan Wu, et al, Reassembly of MXene Hydrogels into Flexible Films towards Compact and Ultrafast Supercapacitors, Adv. Funct. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adfm.202102874
https://doi.org/10.1002/adfm.202102874
