成果简介
二维（2D）材料由于其大的表面积、容易获得的氧化还原活性位点和丰富的离子扩散通道，在储能领域得到了广泛的研究。然而，二维材料在电化学储能过程中严重的自堆积和体积膨胀是限制其应用的一个关键挑战。本文，兰州理工大学材料科学与工程学院刘卯成副教授、中国科学院青海盐湖研究所常成功副研究员等在《ACS Appl. Nano Mater》期刊发表名为“Ti3C2/Graphene Oxide Layered Nanocomposites for Enhanced Lithium-Ion Storage”的论文，研究提出了一种有效的策略，通过对氨基苯甲酸（PABA）分子在Ti3C2和GO片之间的选择性焊接，构建具有稳定层状结构的氧化石墨烯和Ti3C2层状纳米复合材料（GO-PABA-Ti3C2）。
刚性的PABA分子通过HN-C=O键焊接在Ti3C2和GO片之间，这有助于支柱/应变效应，以提高结构的稳定性，并减轻Ti3C2和GO片在插入/提取锂过程中的自堆积。GO-PABA-Ti+3C2表现出优异的储锂性能，在230次循环后，在0.1A g-1条件下具有493.0 mAh g+-1的高比容量，在700次循环后，在1.0A g-1条件下具有99.0%的出色库伦效率。原位XRD测量表明，通过PABA分子焊接制备的GO-PABA-Ti3C2在充电/放电过程中拥有稳定的层状结构，从而具有出色的循环稳定性和长循环寿命。这一策略为制备二维层状纳米复合材料提供了一种实用的方法，也为提高锂离子存储性能提供了一种创新方法。
图文导读
方案1。GO-PABA-Ti3C2制备工艺图解
图1。（a） 纯m-Ti3C2、Ti3C2-NH2和GO-PABA-Ti3C2的FTIR光谱。（b） XPS测量光谱和（c）纯m-Ti3C2和GO-PABA-Ti3C2的C1s高分辨率光谱。（d） GO、m-Ti3C2和GO-PABA-Ti3C2的XRD图谱。（e） m-Ti3C2和GO-PABA-Ti3C2的N2吸附/解吸曲线。
图2:（a） m-Ti3C2的SEM图像和（b）TEM图像。（c） GO的TEM图像。（d） GO-PABA-Ti3C2的SEM图像、（e）TEM图像和（f）HRTEM图像。（g） GO-PABA-Ti3C2的TEM映射图像。
图3.(a） 前三个循环在0.1 mV s–1下的CV曲线，（b）0.1 a g–1下GCD曲线，（c）GO-PABA-Ti3C2不同电流密度下的GCD曲线。（d/e） 不m-Ti3C2、GO-Ti3C2和GO-PABA-Ti3C2在不同的电流密度下的速率能力，以及在0.1 A g-1下进行230个循环后的循环性能。（f） 700次循环后，GO-PABA-Ti3C2在1.0 A g–1下的循环性能。（g） 原始状态、放电状态和充电状态的原位XRD图（h）m-Ti3C2、GO-Ti3C2和GO-PABA-Ti3C3的层间距的比较。
图4：（a）不同速率下的CV曲线，（b）不同电流密度下的GCD曲线，以及（c）GO-PABA-Ti3C2//AC LICs在1.0 A g-1密度下的容量保留和库仑效率。(d) GO-PABA-Ti3C2//AC LICs和其他LICs的Ragone图。
小结
GO-PABA-Ti3C2是通过PABA对Ti3C2和GO片的选择性焊接制造的。焊接在Ti3C2和GO片之间的刚性PABA分子贡献了支柱/应变效应，以增强Li插入/提取过程中的结构稳定性，并作为间隔物缓解了Ti+3C2和GO片的自堆叠。这一策略为构建二维层状纳米复合材料提供了一种有效的方法，也为提高锂的储存性能提供了方法。
文献:https://doi.org/10.1021/acsanm.2c05298
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