东南大学《Small》：交联石墨烯/MXene中的电子传输和离子扩散，用于可穿戴微型传感器

图1、构建交联SFG/Ti3C2Tx-C8H4Na2O4的设计策略

图2、a) SFG/Ti3C2Tx-C8H4Na2O4 平面微电极的制备过程示意图。b,c) SFG/Ti3C2Tx-C8H4Na2O4 平面微电极的 SEM 图像和相应的截面图像。d-f) SFG/Ti3C2Tx-C8H4Na2O4 纳米片的 TEM 图像、HRTEM 图像和 EDS 元素映射图。g,h) SFG/Ti3C2Tx-C8H4Na2O4 薄膜的 AFM 图像和相应的高度统计图。

图3、SFG/Ti3C2Tx-C8H4Na2O4薄膜的表征。

图4、使用1m KOH水电解液的三电极系统中平面微电极的电化学性能。

图5、基于石墨烯/Ti3C2Tx、SFG/Ti3C2Tx 和 SFG/Ti3C2Tx-4.2% 的 PMSC 的电化学性能。

图6、基于 SFG/Ti3C2Tx-4.2% 的 PMSC 的应用。

这项工作发现了一种增强二维材料层间电子传输和离子扩散的方法，即通过分子结构中的对位二羧基团（如对苯二甲酸二钠）以氢键交联石墨烯和 MXene 的表面羟基。这类添加剂含有良好的电子共轭结构和二羧基官能团。一方面，可以利用分子中苯环的π电子供体，层间电子电导率高达0.13S cm-1，面内电导率高达121.13S cm-1。另一方面，这种添加剂分子可以保证层间离子扩散空间，表观扩散系数可达1.20×10-10cm2 s-1。正是基于复合结构的变化，为高性能多功能微器件的集成奠定了材料基础。