工程科学学报.第42卷.第8期：1018-1028.2020年8月 Chinese Journal of Engineering,Vol.42,No.8:1018-1028,August 2020 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.11.07.002;http://cje.ustb.edu.cn V2Os/MXene纳米复合材料制备及储能性能 黄莹莹，李庚辉，赵博，路金林，亢淑梅，陈书文⑧ 辽宁科技大学材料与治金学院.鞍山114051 ☒通信作者.E-mail:783636211@qq.com 摘要利用氢氟酸(HF)刻蚀MAX(Ti,AIC2)相获得一种新型二维层状材料MXene(TiC2T,),利用液相插层法扩大 Xene材料层间距，然后在MXene表面分别负载纳米片状(NSV)和纳米带状(NBV)的五氧化二钒(VOs).利用X射线衍射 (XRD)、比表面积测试分析(BET)和高分辨场发射扫描电镜(FESEM)等手段对复合材料进行了结构表征.结果表明： MXene层间距增加；且两种形貌的五氧化二钒均匀的负载在MXene表面.这两种纳米复合材料的比表面积比MXene高，意 味着它们可以为电化学反应提供更多的活性位点.利用多种电化学技术对VOs,MXene和不同VzO,MXene纳米复合材料 在1.0molL-Na2SO4和1.0molL-LNO3电解液中进行了电化学性能测试.结果表明：当电流密度为1Ag时，在 1.0mol-LNa2SO,电解液中MXene,V2Os,NSV/MXene和NBV/MXene的比电容分别为8.1,15.7,96.8和88.5Fg;在 1.0mol-L-LiNO3电解液中NSV/MXene和NBV/MXene的比电容分别为64.6,46.7,180.0和114.0Fg.表明所制备的NSV/ MXene纳米复合材料是一种有研究和开发潜力的超级电容器电极材料. 关键词MXene;五氧化二钒：纳米复合材料：电极材料：超级电容器 分类号TM53.0 Preparation and energy storage properties of V2Os/MXene nanocomposites HUANG Ying-ying,LI Geng-hui,ZHAO Bo.LU Jin-lin,KANG Shu-mei,CHEN Shu-wen School of Materials and Metallurgy,University of Science and Technology Liaoning.Anshan 114051,China Corresponding author,E-mail:783636211@qq.com ABSTRACT Supercapacitors are usually used in new energy storage devices,communication technology,military,and aerospace fields due to their long lifecycle and high power density.Presently,it is imperative to find the electrode materials with low cost and excellent capacity.MXenes have received increasing attention due to their unique physical and chemical properties.They not only have superior electrical conductivity but also contain abundant surface groups(-OH,-F or-O);therefore,they are regarded as versatile 2D materials.MXenes can generate higher volumetric capacitance than that of graphene.However,MXene nanosheets are inclined to stack together,limiting the electrochemical properties of supercapacitors.In this work,an MXene(TiCT)was obtained by etching an MAX (TiAIC2)phase using HF.To expand the interlayer spacing of TiCT the liquid-phase intercalation method was adopted.After the interlayer spacing was expanded,V2Os nanosheet (NSV)and V2Os nanobelt (NBV)were loaded on the MXene surface by a facile hydrothermal process.Their structure and morphology were characterized using different techniques,such as X-ray diffraction, Brunauer-Emmett-Teller surface area measurements,and field-emission scanning electron microscopy.The results show that the interlayer spacing of MXene is increased after liquid-phase intercalation,and NSV and NBV are uniformly loaded on the MXene surface.Moreover,the specific surface areas of the NSV/MXene and NSV/MXene nanocomposites are higher than that of the MXene; therefore,the nanocomposites can provide more active sites for electrochemical reactions.The electrochemical performances of the nanocomposites were investigated in 1.0 mol-L NaSO and 1.0 mol-L LiNO,aqueous solutions.The specific capacitances of V2Os, 收稿日期：2019-11-07 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51774177)V2O5 /MXene 纳米复合材料制备及储能性能 黄莹莹，李庚辉，赵    博，路金林，亢淑梅，陈书文苣 辽宁科技大学材料与冶金学院，鞍山 114051 苣通信作者，E-mail：783636211@qq.com 摘    要    利用氢氟酸（HF）刻蚀 MAX（Ti3AlC2）相获得一种新型二维层状材料 MXene（Ti3C2Tx） ，利用液相插层法扩大 MXene 材料层间距，然后在 MXene 表面分别负载纳米片状（NSV）和纳米带状（NBV）的五氧化二钒（V2O5）. 利用 X 射线衍射 （XRD）、比表面积测试分析（BET）和高分辨场发射扫描电镜（FESEM）等手段对复合材料进行了结构表征. 结果表明： MXene 层间距增加；且两种形貌的五氧化二钒均匀的负载在 MXene 表面. 这两种纳米复合材料的比表面积比 MXene 高，意 味着它们可以为电化学反应提供更多的活性位点. 利用多种电化学技术对 V2O5，MXene 和不同 V2O5 /MXene 纳米复合材料 在 1.0 mol·L−1 Na2SO4 和 1.0 mol·L−1 LiNO3 电解液中进行了电化学性能测试. 结果表明 ：当电流密度为 1 A·g−1 时 ，在 1.0  mol·L−1 Na2SO4 电解液 中 MXene， V2O5， NSV/MXene 和 NBV/MXene 的比电容分别 为 8.1， 15.7， 96.8 和 88.5  F·g−1； 在 1.0 mol·L−1 LiNO3 电解液中 NSV/MXene 和 NBV/MXene 的比电容分别为 64.6，46.7，180.0 和 114.0 F·g−1 . 表明所制备的 NSV/ MXene 纳米复合材料是一种有研究和开发潜力的超级电容器电极材料. 关键词    MXene；五氧化二钒；纳米复合材料；电极材料；超级电容器 分类号    TM53.0 Preparation and energy storage properties of V2O5 /MXene nanocomposites HUANG Ying-ying，LI Geng-hui，ZHAO Bo，LU Jin-lin，KANG Shu-mei，CHEN Shu-wen苣 School of Materials and Metallurgy, University of Science and Technology Liaoning, Anshan 114051, China 苣 Corresponding author, E-mail: 783636211@qq.com ABSTRACT    Supercapacitors  are  usually  used  in  new  energy  storage  devices,  communication  technology,  military,  and  aerospace fields due to their long lifecycle and high power density. Presently, it is imperative to find the electrode materials with low cost and excellent capacity. MXenes have received increasing attention due to their unique physical and chemical properties. They not only have superior electrical conductivity but also contain abundant surface groups (−OH，−F or −O); therefore, they are regarded as versatile 2D materials. MXenes can generate higher volumetric capacitance than that of graphene. However, MXene nanosheets are inclined to stack together, limiting the electrochemical properties of supercapacitors. In this work, an MXene (Ti3C2Tx ) was obtained by etching an MAX (Ti3AlC2 ) phase using HF. To expand the interlayer spacing of Ti3C2Tx , the liquid-phase intercalation method was adopted. After the interlayer  spacing  was  expanded,  V2O5 nanosheet  (NSV)  and  V2O5 nanobelt  (NBV)  were  loaded  on  the  MXene  surface  by  a  facile hydrothermal  process.  Their  structure  and  morphology  were  characterized  using  different  techniques,  such  as  X-ray  diffraction, Brunauer –Emmett –Teller  surface  area  measurements,  and  field-emission  scanning  electron  microscopy.  The  results  show  that  the interlayer  spacing  of  MXene  is  increased  after  liquid-phase  intercalation,  and  NSV  and  NBV  are  uniformly  loaded  on  the  MXene surface. Moreover, the specific surface areas of the NSV/MXene and NSV/MXene nanocomposites are higher than that of the MXene; therefore,  the  nanocomposites  can  provide  more  active  sites  for  electrochemical  reactions.  The  electrochemical  performances  of  the nanocomposites were investigated in 1.0 mol·L−1 Na2SO4 and 1.0 mol·L−1 LiNO3 aqueous solutions. The specific capacitances of V2O5 , 收稿日期: 2019−11−07 基金项目: 国家自然科学基金资助项目 (51774177) 工程科学学报，第 42 卷，第 8 期：1018−1028，2020 年 8 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 42, No. 8: 1018−1028, August 2020 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.11.07.002; http://cje.ustb.edu.cn