1成果简介 

        二维MXenes是高倍率电化学储能的极具前景的电极材料，但纳米片严重的重新堆叠以及纵向离子传输迟缓限制了活性位点的利用率，尤其是在实际应用中的厚膜中。本文，广西大学徐帅凯 副教授、Yubing Li等在《J. Mater. Chem. C》期刊发表名为“Flexible MXene/holey graphene films as multifunctional electrodes for high-performance energy storage and pressure sensing”的论文，研究提出报道了一种通过真空辅助过滤和热退火制备的、具有三明治状层状结构的悬浮式Ti3CNTx/还原多孔氧化石墨烯（rHGO）复合膜。

        多孔rHGO作为高效间隔层，可扩大Ti3CNTx层间通道；更重要的是，其固有的纳米孔提供了直接的平面内离子传输路径，从而缩短了扩散距离并降低了传输曲折度。该优化薄膜展现出1118 Fcm?3 的超高体积电容，兼具优异的倍率性能，且在电极厚度增加时仍能保持良好的性能稳定性。除储能功能外，该薄膜还展现出响应迅速且稳定的压阻传感特性，从而实现了多功能集成。本研究提出了一种简明的结构设计策略，将层间扩展与面内离子通道相结合，从而推动基于MXene的厚膜电极技术发展，以应用于紧凑型、高性能的微型能源与传感系统。

        2图文导读  

        

        图1、Schematic illustration of the fabrication process for Ti3CNTx/reduced holey graphene oxide composite film.

        

        图2、SEM images of (a) HGO, (b) Ti3CNTx, (c) 99-M/rHG, (d) 95-M/rHG, (e) 80-M/rHG, (f) 70-M/rHG. XRD patterns of (g) rHGO and HGO, (h) Ti3CNTx and x-M/rHG, and (i) the magnified (002) peak region of Ti3CNTx and x-M/rHG.

        

        图3、CV curves of (a) Ti3CNTx and x-M/rHG at a scan rate of 20 mV s?1, (b) 95-M/rHG, (c) 95-M/HG and 95-M/rHG at a scan rate of 20 mV s?1. (d) Rate performance of Ti3CNTx and x-M/rHG. (e) EIS results of Ti3CNTx and x-M/rHG. (f) Thickness-dependent rate performance of 95-M/rHG.

        

        图4、CVs of the symmetric microsupercapacitors (MSCs) (a) in 2 M H2SO4 electrolyte and (b) with a PVA–H2SO4 gel electrolyte. (c) GCDs of the MSCs with a PVA-H2SO4 gel electrolyte. (d) Cyclic performance of the MSCs. (e) CVs of a single symmetric MSC and two MSCs connected in series and parallel configurations. (f) Ragone plots of the fabricated symmetric MSCs in this work and the previously reported MXene-based MSCs and SCs.

        

        图5、(a) Self-discharge curve of the MSCs based on 95-M/rHG. (b)–(d) I–V and I–T curves of 95-M/rHG films under different external pressures, respectively. (e) and (f) Response/recovery time and sensitivity of the integrated self-powered pressure sensor based on 95-M/rHG, respectively.

        3小结 

        综上所述，本文过引入多孔石墨烯作为双功能间隔层，成功设计并合成了多功能、自支撑的Ti3CNTx/rHGO复合薄膜。这种结构同时解决了MXene重新堆叠和离子扩散缓慢这两个关键难题。多孔石墨烯（rHGO）有效扩展了层间通道，其固有孔隙形成了“面外”离子通道，促进了电极内快速、全向的离子传输。这种协同设计使复合薄膜实现了卓越的电化学性能，包括高达1118 F cm?3的体积电容、优异的倍率性能，以及在厚电极结构中的稳定表现。此外，该材料还展现出第二项宝贵功能，即作为高灵敏度、快速响应的压阻式传感器。本研究为工程化高性能二维材料基电极提供了强大且通用的设计原则。在单一柔性薄膜中成功集成高密度储能与高灵敏度机械传感，为开发先进的自供电可穿戴电子设备和智能系统开辟了令人振奋的可能性。

        文献：