鋅離子混合超級電容器（ZHSC）由於其生態效率高、自然資源豐富和安全性高而成為有前途的儲能裝置。然而，ZHSCs的開發仍處於起步階段，仍需要在電極材料和水凝膠/電解質方面進行大量努力以進一步提高電荷儲存能力。
北京化工大學透過模板引導的路線合成了一種包裹有氮摻雜無定形碳的皺縮氮摻雜MXene（表示為NMXC），用於調節表面化學並擴大MXene的層間間距。密度泛函理論(DFT)計算表明，N摻雜效應增強了MXene的電子電導率，與純MXene相比，具有N摻雜碳層的MXene異質結構具有更大的功函式，有效地防止了電化學氧化和可在更高的正電位下穩定執行。由於這些原因，與純MXene相比，NMXC具有更高的容量和更寬的工作電壓視窗，並且比三聚氰胺甲醛衍生的N摻雜碳(NC)具有更好的倍率效能。
此外，透過在離子κ-角叉菜膠（表示為κ-CG）雙螺旋鏈和共價聚（丙烯醯胺-丙烯酸）之間形成分子間氫鍵獲得雙交聯混合聚合物水凝膠/電解質（PAM-co-PAA/κ-CG/ZnSO4）。該水凝膠具有更高離子電導率1.76 S m-1、更高拉伸性626.0%和壓縮性。基於NMXC陰極和PAM-co-PAA/κ-CG/ZnSO4水凝膠/電解質的準固態ZHSC表現出 1.75 mV h-1的低自放電率，10 000 次迴圈後具有 96.4% 容量保持率的高容量，以及 54.9 W h kg -1 /3314.4 W kg -1 的高能量/功率密度。
圖 1. 示意圖和結構表徵。
圖 3 Zn//MXene、Zn//NC 和 Zn//NMXC ZHSCs在 ZnSO4水溶液中的電化學效能。
圖 5 （a）PAM-co-PAA/κ-CG 水凝膠的合成示意圖和（b）內部結構。
圖 7 （a）具有PAM-co-PAA/κ-CG/ZnSO4水凝膠/電解質的準固態Zn//NMXC ZHSC的示意圖。(b) ZHSCs在水性電解質和水凝膠/電解質中在0.1 A g-1 時的GCD 曲線。(c)準固態ZHSC的自放電曲線。(d)準固態ZHSC和其他儲能裝置的 Ragone圖。(e)準固態ZHSC在彎曲條件下的容量保持率。(f)準固態ZHS在3 A g -1時的迴圈穩定性和庫侖效率；照片展示了 (g)LED 燈，(h)手機，(i)由準固態ZHSC驅動的計算器。
相關論文以題為A durable MXene-based zinc ion hybrid supercapacitor with sulfated polysaccharide reinforced hydrogel/electrolyte發表在《J. Mater. Chem. A,》上。通訊作者是北京化工大學邱介山、新疆大學米紅宇、季辰辰。
參考文獻：
doi.org/10.1039/D1TA06974H
