Cette thèse vise à étudier les propriétés électrochimiques du graphène et des MXenes en tant que matériaux d 'électrodes de Supercondensateur. La première partie se concentre principalement sur l'application d'un film de gel de graphène utilisant l'électrolyte de mélange ionique (PIP13)0.5(PYR14)0.5-TFSI, ce qui permet d'étendre la plage de température utilisable de -40 à 80 oC. La deuxième partie, nous avons traité Ti3C2Tx MXene dans le film de gel de la même manière que nous avons fait pour le graphène. Ti3C2Tx montre une capacité extrêmement élevée de 380 F/g et 1500 F/cm3 dans l'électrolyte 3 M H2SO4, qui surpassent tous les résultats rapportés de MXenes jusqu'à présent, et comparable à celle de RuO. De plus, Ti3C2Tx MXene a également été étudié dans l'électrolyte liquide ionique pur (EMI-TFSI), une capacité de 80 F / g a été obtenue avec une bonne performance de débit. Le mécanisme de stockage des charges a été étudié plus avant par la technique XRD in situ. Il est confirmé que l'espacement des couches intermédiaires diminue avec une polarisation positive due à a) l'attraction électrostatique entre les anions TFSI intercalés et la surface chargée positivement Ti3C2Tx et/ou b) l'effet stérique des cations EMI + de-intercalation. L'espacement des couches intermédiaires augmente avec la polarisation négative provoquée par l'effet stérique de l'insertion des cations EMI +.
Cette thèse présente le potentiel prometteur pour l 'utilisation de graphène et de MXenes comme matériaux d' électrodes pour supercondensateurs et met en lumière le développement ultérieur de ces matériaux.Cette thèse présente le potentiel prometteur pour l'utilisation de graphène et MXenes comme matériaux d'électrodes pour Supercondensateur, et éclairer sur d'autres améliorations de ces matériaux. |
This thesis aims to study the electrochemical properties of graphene and MXenes as the electrode materials of supercapacitors. The first part mainly focus on the application of graphene gel film using in (PIP13)0.5(PYR14)0.5-TFSI ionic liquid mixture electrolyte, which enables to extend the usable temperature range from -40 to 80 oC. The second part we processed Ti3C2Tx MXene into gel film in the similar way that we did for graphene. Ti3C2Tx shows extremely high capacitance of 380 F/g and 1500 F/cm3 in 3 M H2SO4 electrolyte, which surpass all the reported results of MXenes so far, and comparable to that of RuO. Besides, Ti3C2Tx MXene was also studied in neat ionic liquid electrolyte (EMI-TFSI), a capacitance of 80 F/g was achieved with good rate performance. The charge storage mechanism was further studied by in-situ XRD technique. It is confirmed that the interlayer spacing decrease with positive polarization due to a) electrostatic attraction between the intercalated TFSI- anions and positively-charged Ti3C2Tx surface and/or b) steric effect of EMI+ cations de-intercalation. The interlayer spacing increase with negative polarization cause by steric effect of EMI+ cations insertion.
This thesis presents the promising potential for using Graphene and MXenes as electrode materials for supercapacitor, and shed light on further development of these materials. |