钛酸钠牵手石墨烯电容（硫酸化多糖增强水凝胶）

锌离子混合超级电容器（ZHSC）由于其生态效率高、自然资源丰富和安全性高而成为有前途的储能设备。然而，ZHSCs的开发仍处于起步阶段，仍需要在电极材料和水凝胶/电解质方面进行大量努力以进一步提高电荷存储能力。

北京化工大学通过模板引导的路线合成了一种包裹有氮掺杂无定形碳的皱缩氮掺杂MXene（表示为NMXC），用于调节表面化学并扩大MXene的层间间距。密度泛函理论(DFT)计算表明，N掺杂效应增强了MXene的电子电导率，与纯MXene相比，具有N掺杂碳层的MXene异质结构具有更大的功函数，有效地防止了电化学氧化和可在更高的正电位下稳定运行。由于这些原因，与纯MXene相比，NMXC具有更高的容量和更宽的工作电压窗口，并且比三聚氰胺甲醛衍生的N掺杂碳(NC)具有更好的倍率性能。

此外，通过在离子κ-角叉菜胶（表示为κ-CG）双螺旋链和共价聚（丙烯酰胺-丙烯酸）之间形成分子间氢键获得双交联混合聚合物水凝胶/电解质（PAM-co-PAA/κ-CG/ZnSO4）。该水凝胶具有更高离子电导率1.76 S m-1、更高拉伸性626.0%和压缩性。基于NMXC阴极和PAM-co-PAA/κ-CG/ZnSO4水凝胶/电解质的准固态ZHSC表现出 1.75 mV h-1的低自放电率，10 000 次循环后具有 96.4% 容量保持率的高容量，以及 54.9 W h kg -1 /3314.4 W kg -1 的高能量/功率密度。

图 1. 示意图和结构表征。

图 3 Zn//MXene、Zn//NC 和 Zn//NMXC ZHSCs在 ZnSO4水溶液中的电化学性能。

图 5 （a）PAM-co-PAA/κ-CG 水凝胶的合成示意图和（b）内部结构。

图 7 （a）具有PAM-co-PAA/κ-CG/ZnSO4水凝胶/电解质的准固态Zn//NMXC ZHSC的示意图。(b) ZHSCs在水性电解质和水凝胶/电解质中在0.1 A g-1 时的GCD 曲线。(c)准固态ZHSC的自放电曲线。(d)准固态ZHSC和其他储能设备的 Ragone图。(e)准固态ZHSC在弯曲条件下的容量保持率。(f)准固态ZHS在3 A g -1时的循环稳定性和库仑效率；照片展示了 (g)LED 灯，(h)手机，(i)由准固态ZHSC驱动的计算器。

相关论文以题为A durable MXene-based zinc ion hybrid supercapacitor with sulfated polysaccharide reinforced hydrogel/electrolyte发表在《J. Mater. Chem. A,》上。通讯作者是北京化工大学邱介山、新疆大学米红宇、季辰辰。

参考文献：

doi.org/10.1039/D1TA06974H