【摘 要】
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超级电容器作为一种新一代能量储存装置,具有高功率密度和长循环寿命等特点。作为超级电容器的重要组成部分,电极材料的结构和性能直接决定了超级电容器的储能性能。二维纳米材料由于具有原子级厚度和较大比表面积等特性,在能源转化和储存等领域具有潜在研究价值。二维过渡金属碳和/或氮化物（MXene）因其良好的亲水性、导电性、可调控的表面官能团以及赝电容储能机理等特点,已成为非常具有应用潜力的超级电容器电极材料。
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超级电容器作为一种新一代能量储存装置,具有高功率密度和长循环寿命等特点。作为超级电容器的重要组成部分,电极材料的结构和性能直接决定了超级电容器的储能性能。二维纳米材料由于具有原子级厚度和较大比表面积等特性,在能源转化和储存等领域具有潜在研究价值。二维过渡金属碳和/或氮化物（MXene）因其良好的亲水性、导电性、可调控的表面官能团以及赝电容储能机理等特点,已成为非常具有应用潜力的超级电容器电极材料。然而二维纳米片在范德华力的作用下易团聚,会限制电解液离子传输和降低电极材料利用率。为了解决上述问题,本文通过在少层MXene纳米片之间嵌入其它导电材料以及表面官能团改性来制备具有优良电化学性能的柔性自支撑MXene基复合膜,并进一步组装为超级电容器研究其在便捷式电子器件中的应用。本论文主要研究内容如下:（1）首次提出全MXene复合膜的概念,将少层Nb2CTx与Ti3C2Tx悬浮液混合并通过真空抽滤的方法制备了Ti3C2Tx/Nb2CTx复合膜,有效抑制MXene纳米片的自堆叠并扩大同种纳米片的层间距,促进电解质离子在复合电极中快速扩散和传输。组装的器件的能量密度为5.5 mWhg-1,并且可以作为稳定的电源单元与柔性传感器集成用于制造自供电设备。（2）通过辊压法制备了厚度可控的大面积柔性自支撑Ti3C2Tx/V2CTx全MXene复合膜,削弱了同种MXene纳米片的自堆叠并构建了高度互连的导电网络。复合膜质量比电容可以达到496 F g-1,并且具有良好的倍率性能。同时也可以作为压阻传感器材料与制备的全固态超级电容器集成为自供电压阻传感器。（3）通过阳离子嵌入和真空退火制备了具有高电容性能的柔性自支撑Ti3CNTx膜。除去表面基团-F和-OH后,产生了更多的赝电容。并且,K+的插层可以使MXene纳米片的层间距扩大。制备的300-KOH-Ti3CNTx薄膜的质量比电容为463.4 Fg-1,提高了电极材料利用率,并进一步促进了Ti3CNTxMXene在超级电容器领域的研究。
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