翁雪琪,郭子娇,陆 赞,王新宇

（上海工程技术大学纺织服装学院,上海 201620）

以二维片层材料（如石墨烯、过渡金属碳化物和氮化物等）制备的纤维,可作为柔性电极使用[1]。李亮等[2]用一步水热法制备还原氧化石墨烯（RGO）纤维,再采用电化学沉积法在纤维上沉积聚苯胺（PANI）,制备RGO/PANI复合纤维电极,比电容达到209.6 F/g。这类纤维电极的电容密度较大,但内部易堆叠,离子传输慢,比能量仍不理想[3]。

过渡金属碳/氮化物（MXene）属于二维片层材料,自发现以来就受到广泛关注[4]。本文作者先配制具有稳定胶体性质的高浓度二维过渡金属碳化物（MXene）分散液,以湿法纺纤维制备纯MXene纤维;再通过电化学沉积与赝电容特性良好的PANI结合,以改善片层堆叠,并提高活性物质的负载量;最后,探究组装的固态纤维超级电容器的储能性能。

1 实验

1.1 MXene片层的制备

碳化钛（Ti3C2）MXene多层纳米片的制备:将1.6 g氟化锂（上海产,99%）溶于20m l 9 mol/L盐酸（上海产,AR）中,搅拌5min,作为刻蚀液备用。在配制好的刻蚀液中,加入1 g碳化铝钛（Ti3AlC2,吉林产,400目）粉末,在35℃下油浴搅拌24 h。用去离子水在3 500 r/min的转速下离心洗涤刻蚀好的Ti3AlC2分散液,直到溶液的pH值约为7。继续离心分离30 min,收集上清液,冻干成MXene粉末,保存。

1.2 MXene纤维的制备

将35mg MXene粉末于1ml去离子水中,用超声波分散30min,然后将分散液转移至5ml的注射器中,以50ml/h注射速度、20 r/min凝固浴转速纺丝。将该分散液连续均匀地挤到质量分数为0.5%的壳聚糖（上海产,BR）的乙酸（上海产,AR）溶液中,得到连续的MXene纤维;用去离子水洗涤,在烘箱内于35℃下烘干后,得到纯MXene纤维。乙酸的使用能够快速地将纺丝液中的水置换出来,同时,壳聚糖作为带正电荷的聚合物,能够快速吸附带负电荷的MXene片层,通过界面聚离子络合,形成稳定的宏观纤维[5]。……