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       二維(2D)材料因其具有較大的表面積、易于接近的氧化還原活性位點和豐富的離子擴散通道，在儲能領域得到了廣泛的研究。然而，二維材料在電化學儲能過程中嚴重的自堆積和體積膨脹是限制其應用的關鍵挑戰(zhàn)。本文提出了一種通過對氨基苯甲酸(PABA)分子在Ti₃C₂和氧化石墨烯片層之間的選擇性焊接來構建具有穩(wěn)定層狀結構的氧化石墨烯和Ti₃C₂層狀納米復合物(GO-PABA-Ti₃C₂)的有效策略。剛性的PABA分子通過HN-C=O鍵焊接在Ti₃C₂和GO片材之間，這種柱狀/應變效應增強了Ti₃C₂和GO片材的結構穩(wěn)定性，緩解了Li+插入/提取過程中的自重新堆積。GO-PABC-Ti₃C₂表現(xiàn)出優(yōu)異的Li+存儲性能，經(jīng)過230次循環(huán)后在0.1 Ag⁻¹的比容量為493.0 mAh g⁻¹，經(jīng)過700次循環(huán)后在1.0 Ag⁻¹的庫侖效率為99.0%。原位XRD測量表明，通過PABA分子焊接制備的GO-PABC-Ti₃C₂在充放電過程中具有穩(wěn)定的層狀結構，具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性和較長的循環(huán)壽命。該策略提供了一種制備二維層狀納米復合材料的實用方法和一種增強鋰離子存儲性能的創(chuàng)新方法。
 
圖1. GO-PABC-Ti₃C₂的制作工藝示意圖。
 
圖2 (a) m-Ti₃C₂、Ti₃C₂-NH₂和GO-PABA-Ti₃C₂的FTIR光譜。(b)純m-Ti₃C₂和GO-PABC-Ti₃C₂的XPS測量光譜和(c) c 1s高分辨率光譜。(d) GO、m-Ti3C2和GO-PABC-Ti₃C₂的XRD圖案。(e) m-Ti₃C₂和GO-PABC-Ti₃C₂的N2吸附/解吸曲線。
 
圖3. (a) m-Ti₃C₂的SEM圖像和(b) TEM圖像。(c) GO的TEM圖像。(d) SEM圖像，(e) TEM圖像，(f) HRTEM圖像GO-PABC-Ti₃C₂。(g) GO-PABC-Ti₃C₂的TEM映射圖像。
 
圖4 GO-PABC-Ti₃C₂的電池相關性能測試01。
 
圖5 GO-PABC-Ti₃C₂的電池相關性能測試02。
 
圖6 GO-PABC-Ti₃C₂的電池相關性能測試03。
 
       相關科研成果由蘭州理工大學材料科學與工程學院Mao-Cheng Liu等人2023年發(fā)表在ACS Applied Nano Materials (https://doi.org/10.1021/acsanm.2c05298)上。原文：Ti3C2/Graphene Oxide Layered Nanocomposites for Enhanced Lithium-Ion Storage。

轉自《石墨烯研究》公眾號