Hierarchical porous carbons with layer-by-layer motif architectures from confined soft-template self-assembly in layered materials

MXenes公司 纳米材料 超级电容器 纳米技术 材料科学 异质结 介孔材料 混合材料 电解质 电极 电容 化学 光电子学 生物化学 物理化学 催化作用
作者
Jie Wang,Jing Tang,Bing Ding,Victor Malgras,Zhi Chang,Xiaodong Hao,Ya Wang,Hui Dou,Xiaogang Zhang,Yusuke Yamauchi
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:8 (1) 被引量:295
标识
DOI:10.1038/ncomms15717
摘要

Although various two-dimensional (2D) nanomaterials have been explored as promising capacitive materials due to their unique layered structure, their natural restacking tendency impedes electrolyte transport and significantly restricts their practical applications. Herein, we synthesize all-carbon layer-by-layer motif architectures by introducing 2D ordered mesoporous carbons (OMC) within the interlayer space of 2D nanomaterials. As a proof of concept, MXenes are selected as 2D hosts to design 2D-2D heterostructures. Further removing the metal elements from MXenes leads to the formation of all-carbon 2D-2D heterostructures consisting of alternating layers of MXene-derived carbon (MDC) and OMC. The OMC layers intercalated with the MDC layers not only prevent restacking but also facilitate ion diffusion and electron transfer. The performance of the obtained hybrid carbons as supercapacitor electrodes demonstrates their potential for upcoming electronic devices. This method allows to overcome the restacking and blocking of 2D nanomaterials by constructing ion-accessible OMC within the 2D host material.

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