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表面终止对TiCT MXene电极在酸性水电解质中电荷存储的作用。

Role of Surface Terminations for Charge Storage of TiCT MXene Electrodes in Aqueous Acidic Electrolyte.

作者信息

Liu Liyuan, Raymundo-Piñero Encarnacion, Sunny Sanjay, Taberna Pierre-Louis, Simon Patrice

机构信息

CIRIMAT, UMR CNRS 5085, Université Paul Sabatier Toulouse III, 118 route de Narbonne, 31062, Toulouse, France.

RS2E, Réseau Français sur le Stockage Electrochimique de l'Energie, FR CNRS 3459, 80039, Amiens Cedex, France.

出版信息

Angew Chem Int Ed Engl. 2024 Apr 2;63(14):e202319238. doi: 10.1002/anie.202319238. Epub 2024 Feb 28.

DOI:10.1002/anie.202319238
PMID:38324461
Abstract

In this study, we used 2-Dimmensionnal TiC MXene as model materials to understand how the surface groups affect their electrochemical performance. By adjusting the nature of the surface terminations (Cl-, N/O-, and O-) of TiC MXene through a molten salt approach, we could change the spacing between MXene layers and the level of water confinement, resulting in significant modifications of the electrochemical performance in acidic electrolyte. Using a combination of techniques including in-operando X-ray diffraction and electrochemical quartz crystal microbalance (EQCM) techniques, we found that the presence of confined water results in a drastic transition from an almost electrochemically inactive behavior for Cl-terminated TiC to an ideally fast pseudocapacitive signature for N,O-terminated TiC MXene. This experimental work not only demonstrates the strong connection between surface terminations and confined water but also reveals the importance of confined water on the charge storage mechanism and the reaction kinetics in MXene.

摘要

在本研究中,我们使用二维TiC MXene作为模型材料,以了解表面基团如何影响其电化学性能。通过熔盐法调整TiC MXene表面端基(Cl-、N/O-和O-)的性质,我们可以改变MXene层之间的间距和水的受限程度,从而显著改变其在酸性电解质中的电化学性能。结合使用包括原位X射线衍射和电化学石英晶体微天平(EQCM)技术在内的多种技术,我们发现受限水的存在导致了从Cl端基TiC几乎无电化学活性的行为到N、O端基TiC MXene理想的快速赝电容特征的急剧转变。这项实验工作不仅证明了表面端基与受限水之间的紧密联系,还揭示了受限水对MXene电荷存储机制和反应动力学的重要性。

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引用本文的文献

1
Ion desolvation for boosting the charge storage performance in TiC MXene electrode.用于提升TiC MXene电极中电荷存储性能的离子去溶剂化作用。
Nat Commun. 2025 Apr 23;16(1):3813. doi: 10.1038/s41467-025-58700-x.