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电解液可接近多孔但密集的MXene复合电极具有高离子可及表面和快速离子传输速率，在高体积性能超级电容器方面显示出非凡的前景。但它们在很大程度上受到速率能力不足和电化学循环能力差的限制，这与多孔网络结构的机械鲁棒性的不稳定性有关。利用化学键设计，将BP纳米颗粒在破碎的MXene薄片上原位生长，成功制备了三维多孔网络结构的黑磷(BP)@MXene致密薄膜。在BP−MXene界面上形成的强界面相互作用(Ti−O−P键)不仅增强了BP−MXene异质结构中的原子电荷极化，导致有效的界面电子传输，但也稳定了三维多孔但致密的结构，大大提高了机械鲁棒性。因此，使用BP@MXene复合薄膜的实际封装提供了72.6WhL−1，接近铅酸电池，以及长期稳定性。这种高密度的实现弥合了传统电池和SCs之间的差距，代表了在设计紧凑型电极到商用级电容式能量存储方面的及时突破。
图1.BP@MXene(BP@Ti3C2)复合材料的合成示意图。
图4.基于BP@MXene薄膜电极的电磁电解质中SCs的电化学表征。
综上所述，作者研究了合理设计BP@MXene紧凑的三维多孔网络结构的薄膜，在高温热处理下，通过BP纳米颗粒在折叠的MXene薄片上进行原位生长，从而产生了在高质量载荷下商业水平的电容储能。紧凑薄膜形态中的三维网络为电解质离子提供了所需的多孔结构运输和吸收，同时由于BP纳米颗粒和MXene之间形成的强Ti−O−P键而增加了稳定性，利用化学键合设计，由钢、XPS和XANES证实。实现文中所展示的商业级储能是朝着其实际应用迈出的重要一步。在一个致密的薄膜电极中，一个电解质可接近的多孔但致密的网络的合理设计策略的概念也可以扩展到其他二维混合纳米材料系统。
https://doi.org/10.1021/acsnano.1c01817
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