MXenes 作为一种新兴的二维 (2D) 材料，在超级电容器等电化学储能技术中具有极大的应用潜力。然而，2D MXene 薄片在自组装为电极时本质上倾向于平放在基板上，导致与集电器正交的高度曲折的离子路径并阻碍离子可及性。研究表明，从微观到宏观的多个长度尺度上的电极结构设计可促进 MXenes 实现出色的性能。
近日，复旦大学武培怡教授，Dong Yang报道了开发了一种有效的策略来制造基于多尺度结构工程的 Ti3C2Tx MXene水凝胶电极。
文章要点
1）单向冷冻后，MXene 浆料可以通过在硫酸电解液中解冻形成独立且有序的水凝胶。这种水凝胶可以直接用作电极，无需冗长的冷冻干燥过程。
2）从微观到宏观维度，H的嵌入和MXene薄片的垂直排列的协同效应使离子可以充分扩散和通过电极的快速传输，从而实现了超高电容性能（5 mV s-1下，达到393 F g-1）和良好的倍率性能（1000 mV s-1下，达到198 F g-1）。
3）基于这种策略的3D打印全MXene微型超级电容器（MSCs），在1.2 mA cm-2时实现2.0 F cm-2的超高面电容，在60 mA cm-2时保持在1.2 F cm-2。最大能量密度达到0.1 mWh cm-2（0.38 mW cm-2），高于所有已报道的MXene MSCs。
参考文献
A Multi-Scale Structural Engineering Strategy for High-Performance MXene Hydrogel Supercapacitor Electrode, Adv. Sci. 2021
DOI: 10.1002/advs.202101664
https://doi.org/10.1002/advs.202101664
