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Efficient Energy Conversion and Storage Based on Robust Fluoride-Free Self-Assembled 1D Niobium Carbide in 3D Nanowire Network.
Advanced Science ( IF 14.3 ) Pub Date : 2020-04-06 , DOI: 10.1002/advs.201903680 Sin-Yi Pang 1 , Weng-Fu Io 1 , Lok-Wing Wong 1 , Jiong Zhao 1 , Jianhua Hao 1
Advanced Science ( IF 14.3 ) Pub Date : 2020-04-06 , DOI: 10.1002/advs.201903680 Sin-Yi Pang 1 , Weng-Fu Io 1 , Lok-Wing Wong 1 , Jiong Zhao 1 , Jianhua Hao 1
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Owing to their high robustness and conductivity, 2D transition metal carbides and nitrides known as MXenes are considered as a promising material class for electrochemical catalysis, energy conversion, and storage applications. Nevertheless, conventional hazardous fluoride-based synthesis routes and the intense intralayer bonding restrict the development of MXenes. Herein, a fluoride-free, facile, and rapid method for synthesizing self-assembled 1D architecture from an MXene-based compound is reported. The MXene nanowire (NW) not only provides a robust connection to the flexible substrate but also effectively increases the electrochemically active surface area. The kinetics-favorable structure yields a boosted performance for the hydrogen/oxygen evolution reaction and the intake of the zinc ion. The 1D NW based on MXene compound maintains high stability in a quite low overpotential of 236 mV for 24 h without detachment from the substrate and manifests an exceptional high-power density of 420 W kg-1 over 150 cycles as a flexible aqueous zinc ion battery. This work paves a novel and non-toxic synthesis method for the 1D nanofiber structure from MXene composition and demonstrates its multifunctional applications for energy conversion and storage.
中文翻译：
基于 3D 纳米线网络中稳健的无氟自组装 1D 碳化铌的高效能量转换和存储。
由于其高稳健性和导电性，被称为 MXene 的二维过渡金属碳化物和氮化物被认为是电化学催化、能量转换和存储应用中很有前途的材料类别。然而，传统的危险氟化物合成路线和强烈的层内键合限制了 MXene 的发展。本文报道了一种无氟化物、简便且快速的方法，用于从基于 MXene 的化合物合成自组装一维结构。MXene 纳米线 (NW) 不仅提供了与柔性基板的牢固连接，而且还有效地增加了电化学活性表面积。动力学有利的结构提高了析氢/析氧反应和锌离子吸收的性能。基于 MXene 化合物的 1D NW 在 236 mV 的相当低的过电势下保持 24 小时的高稳定性而不会与基底分离，并且作为柔性水性锌离子电池在 150 次循环中表现出 420 W kg-1 的卓越高功率密度。这项工作为 MXene 组合物的一维纳米纤维结构的合成方法开辟了一种新颖且无毒的方法，并展示了其在能量转换和存储方面的多功能应用。
更新日期：2020-04-06
中文翻译：
基于 3D 纳米线网络中稳健的无氟自组装 1D 碳化铌的高效能量转换和存储。
由于其高稳健性和导电性，被称为 MXene 的二维过渡金属碳化物和氮化物被认为是电化学催化、能量转换和存储应用中很有前途的材料类别。然而，传统的危险氟化物合成路线和强烈的层内键合限制了 MXene 的发展。本文报道了一种无氟化物、简便且快速的方法，用于从基于 MXene 的化合物合成自组装一维结构。MXene 纳米线 (NW) 不仅提供了与柔性基板的牢固连接，而且还有效地增加了电化学活性表面积。动力学有利的结构提高了析氢/析氧反应和锌离子吸收的性能。基于 MXene 化合物的 1D NW 在 236 mV 的相当低的过电势下保持 24 小时的高稳定性而不会与基底分离，并且作为柔性水性锌离子电池在 150 次循环中表现出 420 W kg-1 的卓越高功率密度。这项工作为 MXene 组合物的一维纳米纤维结构的合成方法开辟了一种新颖且无毒的方法，并展示了其在能量转换和存储方面的多功能应用。
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