Комплексное исследование многослойного MXene Ti₃C₂Tₓ для суперконденсаторов в щелочных и кислых средах (Вестник КазНУ. Серия химическая, 2026)
Многослойный MXene Ti3С2Tx был синтезирован из MAX-фазы Ti3AlC2 методом травления HF с последующим мягким расслоением при встряхивании, что обеспечило получение хорошо сохранившихся слоистых структур с увеличенным межслоевым расстоянием около 1,2-1,3 нм. Структурный и спектроскопический анализ подтвердил эффективное удаление слоев Al и формирование функционализированных MXene слоев характерной аккордеоноподобной морфологией. Электрохимические свойства были систематически исследованы в симметричных двухэлектродных ячейках с использованием щелочных и кислых электролитов. Электрод на основе MXene продемонстрировал квази-прямоугольные кривые циклической вольтамперометрии и симметричные кривые заряд–разряд в щелочной среде, что свидетельствует о преимущественно емкостном механизме накопления заряда, хорошей обратимости и высокой скоростной способности. Наиболее высокие значения удельной емкости и стабильности были получены в 6 М KOH, достигая около 70-72 Ф/г при низких скоростях сканирования, что обусловлено повышенной ионной проводимостью, снижением сопротивления переносу заряда и ускоренной диффузией ионов, что также подтверждается результатами электрохимической импедансной спектроскопии (EIS). Напротив, в кислой среде наблюдались искаженные кривые циклической вольтамперометрии и повышенная поляризация, указывающие на замедленную кинетику переноса заряда и ограничения диффузии. Полученные результаты подчеркивают решающую роль химической природы электролита в формировании механизмов накопления заряда и демонстрируют высокий потенциал многослойного MXene Ti3С2Tx для применения в суперконденсаторах с концентрированными щелочными электролитами.
Keywords: MXene Ti3С2Tx; MAX-фаза Ti3AlC2; суперконденсатор; водные электролиты; электрохимическое накопление энергии