Robust and Elastic Bioinspired MXene‐Coated Foams with Enhanced Energy Storage and Conversion Capabilities

材料科学 MXenes公司 超级电容器 纳米技术 储能 基质(水族馆) 蒸发 能量转换 化学工程 电容 电极 工程类 地质学 物理化学 功率(物理) 物理 化学 海洋学 热力学 量子力学
作者
Degang Jiang,Christine Jurene O. Bacal,Ken Aldren S. Usman,Jizhen Zhang,Si Qin,Dylan Hegh,Weiwei Lei,Jingquan Liu,Joselito M. Razal
出处
期刊:Advanced materials and technologies [Wiley]
卷期号:8 (8) 被引量:13
标识
DOI:10.1002/admt.202201611
摘要

Abstract Constructing highly porous structures using Ti 3 C 2 T x MXene provides a promising strategy toward achieving low density, high specific surface area, and shorter ion/molecule transport paths. However, the weak MXene‐MXene or MXene‐substrate interactions hinder the development of ultra‐robust and elastic MXene‐based architectures. To address this issue, a bio‐inspired strategy is developed to effectively adhere the MXene nanosheets onto melamine foam via covalent and hydrogen bonding interactions through polyethyleneimine/polydopamine‐modification. The enhanced interactions contribute to high MXene loading (≈94 wt.%) and reversible compressibility even after 10 000 compression/release cycles at 80% strain. The compressible supercapacitor device assembled from this foam exhibits high energy storage capability (119 F g −1 at 2 mV s −1 ) with capacitance retention of ≈93% after 1000 compression/release cycles at 50% strain. Moreover, the presence of polydopamine and MXene enable the absorption of light in the UV–Vis and near‐IR regions, respectively, inducing photothermal conversion functionality, with an evaporation rate of ≈1.5 kg m −2 h −1 and ≈89% solar evaporation efficiency under one sun illumination. It is envisaged that this bio‐inspired chemical modification offers a versatile strategy for the assembly of MXene nanosheets onto different substrates for various applications, such as electromagnetic interference shielding, energy storage, and conversion.
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