李伟博士团队和林健健教授团队在超级电容器电极材料研究领域取得新进展

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MXenes是一种类似于石墨烯的新型二维材料，具有独特的二维层状结构，具有表面积高、电导率高和化学性质稳定等优点，并且表面具有亲水性，有利于电解质溶液的润湿，因此成为一种理想的超级电容器电极材料。但MXenes片层之间的离子传输效率较低，且MXenes直接作为电极材料具有相对较低的比电容和倍率性能。因此开发高性能MXene基电极材料仍具有很大的挑战性。近日，青岛科技大学高性能聚合物及成型技术教育部工程研究中心李伟博士团队和化学院青年泰山学者林健健教授团队，利用聚苯胺的导电性和赝电容性质，通过在MXenes片层负载导电聚合物聚苯胺得到了一种新型的MXene/PANI复合材料，有效解决了MXenes基电极材料低电容和倍率性的问题，实现了MXenes基电极材料电化学性能的提升。团队相关工作在英国皇家化学会（RSC）著名期刊《Journal of Materials Chemistry A》(2020, 8, 5853–5858，IF=10.733，中科院1区TOP期刊，DOI: 10.1039/d0ta00572j)，以Synthesis of an MXene/polyaniline composite with excellent electrochemical properties为题发表。该成果以青岛科技大学为第一通讯单位，高分子学院18级硕士毕业生许慧忠第一作者。

      团队成员采用原位聚合法制备了MXene/PANI复合材料，并将其作为超级电容器电极材料进行了一系列电化学测试。MXene具有大量的表面官能团，为导电聚苯胺提供了成核位点，在MXene片层表面形成了开放多孔的导电网络结构，有利于离子和电子的传输，二者之间具有一定的协同作用。此外，聚苯胺和MXenes材料具有优异的电化学活性和较高的理论赝电容，所得到的MXene/PANI复合材料具有优异的电化学性能。例如，在0.5 A g-1的电流密度下，MXene/PANI电极材料的比电容为556.2 F g-1，高于最近报道的一些MXenes基复合材料。并且MXene/PANI复合材料具有很好的倍率性能和循环稳定性，在5 A g-1的电流密度下，电容滞留率为78.7 %，进行5000次循环充放电后，比电容为首次比容量的91.6%。这项工作提供了一种简便有效的方法来获得高性能MXene基超级电容器电极材料，为开发高性能电极材料提供了一种简便有效的方法。
      文章链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2020/ta/d0ta00572j
      本课题研究得到了国家自然科学基金、山东省泰山学者人才工程、山东省重点研究开发项目及山东省生态化工合作创新开放课题等项目的资助。
      文章来源：青岛科技大学
      李伟，青岛科技大学。先后承担、参与国家自然科学基金、国家科技支撑、科技部火炬计划专项、国际合作专项、省科技攻关、省基金等国家、省、市级纵向课题19项，完成中石油、中石化等企业委托横向项目20余项；先后荣获山东省科技进步二等奖、青岛市科技进步一等奖等省、市级科研奖励12项；申请国家发明专利16项；发表SCI等高水平论文28篇；并有大型精密汽车注塑模具先进制造技术、3C产品用环保型阻燃塑料合金制备技术、高档轿车用模内装饰绿色注塑成型技术等多项科研成果成功实现产业化，产生了良好的社会经济效益。
      林健健，青岛科技大学特聘教授，课题组组长。2015年9月毕业于University of Wollongong（伍伦贡大学，澳大利亚）取得博士学位，师从窦士学院士和Jung Ho Kim教授。荣获2015年“国家优秀自费留学生奖学金”（全球前500名）。攻读博士期间，曾到澳大利亚莫纳什大学的程一兵院士、复旦大学的赵东元院士、昆士兰大学的王连洲教授、韩国成均馆大学校的Sang-Woo Kim教授以及日本国立材料研究所的Yusuke Yamauchi教授课题组进行访问和交流，并建立起深入而广泛的合作关系。迄今为止，在国际知名期刊Accounts. Chem. Res., Adv. Mater., ASC Nano, Nano Today, Nano Energy, J. Mater. Chem. A, Nano Res., ACS Appl. Mater. Inter.等发表论文30余篇。荣获国家青年基金、江苏省教育厅面上基金、江苏省科技厅青年基金、海外留学人员回国择优资助项目和江苏省“六大人才高峰”等科研和人才项目的支持。