为什么MXene是赝电容型材料

问题描述

精选答案

MXene是一种新型过渡金属碳/氮化物二维纳米层状材料，它独特的理化性质使其近年来在能源存储与转换、传感器、多功能聚合物复合材料等多个领域，受到学界广泛关注。

MXene还具有优异的导电性能，与橡胶复合以后，可以制备具有优异灵敏度和稳定性的传感材料及传感器。

MXene的高比表面积、高电导率的特点，这不仅能给微波吸收提供丰富的界面，而且可以进行多重内部反射，有利于电磁波的散射和吸收，因而其具有优异的电磁屏蔽性能。

当在高分子材料中掺入MXene也可以提高其力学性能、导热性、阻燃性、介电性等。

将MXene添加到聚合物中做成薄膜，可以更好地实现电磁吸收和屏蔽效果。值得一提的是，MXene含有碳层，具有类似石墨烯的性质，还有过渡金属层，可表现出类似过渡金属氧化物的性能，前者使其具有良好的导电性，而后者赋予其良好的储能性能。

这使得MXene既可以直接作为双电层电容器电极材料，也可作为导电基质与其他赝电容材料进行复合，制备出混合电容器电极材料。

它较大的层间距可以插层其他材料，从而进一步增加材料的密度和拥有更高的体积比容量。

而利用MXene的高导电性和赝电容材料的高比容量可以实现电化学性能的最优化。

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考研同行者

MXene是一种赝电容型材料，是因为它的电容主要是通过电离液体中的离子在电场中的运动来实现的，而不是通过电介质中的电偶极翻转来实现的。

传统的电容型材料（如陶瓷、聚合物等）通常依赖于电介质中的电偶极翻转来存储电能。而MXene是一种二维材料，其层状结构可以通过在层间插入离子或分子来形成带电层状结构。在外加电场的作用下，离子会在层间移动，从而存储电能。

此外，MXene还具有高电导率和高表面积的特点，使其能够有效地导电，从而提高电容器的性能。因此，MXene被认为是一种具有潜在应用价值的赝电容型材料。

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it热点

在众多的电极材料中，二维固体材料由于具有大的电化学活性表面，一直是产业界和学界的研究热点。

尽管石墨烯是常见的二维层状材料，但本征无缺陷的石墨烯的主要容量来自于双电层电容（electrical double-layer capacitance，EDLC），若不引入氧化还原反应即赝电容（pseudocapacitance），石墨烯的电化学性能受到大大限制。

而在赝电容材料如MnO2，Co3O4等，虽然具有比较高的能量密度，但循环寿命短。