DOI: 10.1016/j.compositesb.2021.109246

在这项研究中，通过原位碳涂层技术将负载硫化物的MXene嵌入静电纺丝碳纳米纤维中，以提高硫化物的电导率和离子转移速率。采用碳转化率高的聚丙烯腈（PAN）作为碳纳米纤维，碳转化率低的聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为造孔牺牲剂。通过热诱导相分离法制备了具有良好中孔/大孔结构的PAN-PVP基多孔碳纳米纤维（PCNF）。将FeCo2S4纳米颗粒和超薄Ti3C2Tx MXene均匀地原位固定在PCNF中，制备了柔性杂化膜（FeCo2S4/MXene/PCNF）作为超级电容器电极材料。FeCo2S4/MXene/PCNF杂化膜继承了三维孔结构和分层PCNF纳米结构，可以为电解质的快速扩散提供连续通道，从而获得具有电化学活性的FeCo2S4纳米颗粒。此外，碳纳米纤维可以作为导电芯，为FeCo2S4鞘的快速法拉第氧化还原反应提供有效的电子传输，或者作为缓冲基质，以减少长期循环过程中的局部体积膨胀/收缩。因此，优化的FeCo2S4/MXene/PCNF杂化膜具有优异的循环稳定性，从根本上解决了硫化物电导率和循环稳定性差的问题。

图1.（a，a2，a3）无孔CNF、（b，b2，b3）PCNF-5、（c，c2，c3）PCNF-10和（d，d2，d3）MXene/PCNF-5的SEM图像。

图2.表面形貌FE-SEM图像：（a1，a2）FeCo2S4/CNF、（b1，b2）FeCo2S4/PCNF-5、（c1，c2）FeCo2S4/PCNF-10和（d1，d2）FeCo2S4/MXene/PCNF-5的低倍率和高倍率图像。

图3.（a）FeCo2S4/MXene/PCNF的TEM图像。（b）FeCo2S4/MXene/PCNF的HAADF-STEM图像，（c）Z-衬度信息与测量的层间距。（d）FeCo2S4/MXene/PCNF的HRTEM图像。（e）FeCo2S4/MXene/PCNF的HRTEM图像和相应的FFT图谱。

图4.样品的表征：（a，b）XRD图谱，（c）N2吸附-解吸等温线，（d）FT-IR光谱。

图5.纳米纤维的亲水性照片：（a）PCNF，（b）PCNF-5，（c）PCNF-10，（d）MXene/PCNF-5和（e）FeCo2S4/MXene/PCNF-5。（f）样品的应力-应变曲线。

图6.（a）FeCo2S4/MXene/PCNF-5的XPS全扫描光谱，以及（b）C1s、（c）Ti2p、（d）S2p、（e）Fe2p和（f）Co2p的高分辨率XPS光谱。

图7.CNF、PCNF-5、PCNF-10和PCNF/MXene电极的电化学性能。（a）MXene/PCNF的循环伏安曲线，（b）GCD曲线，（c）CV曲线，（d）MXene/PCNF的GCD曲线，（e）CNF、PCNF-5、PCNF-10和PCNF/MXene的倍率性能图，（f）数码照片。

图8.FeCo2S4/MXene/PCNF和FeCo2S4/PCNF电极的电化学性能。（a）两个电极的CV曲线，（b）GCD曲线，（c）不同电流密度下的GCD曲线，（d）不同电流密度下的比电容，（e）10，000次循环期间的循环稳定性。（f）奈奎斯特图（插图：放大区域）。

图9.（a，d）FeCo2S4/MXene/PCNF和FeCo2S4/PCNF电极在不同扫描速率下的CV曲线。（b，e）FeCo2S4/MXene/PCNF和FeCo2S4/PCNF电极的阳极峰值电流与扫描速率的关系。插图显示了每个参数的具体值。（c，f）FeCo2S4/MXene/PCNF和FeCo2S4/PCNF电极在10mV/S扫描速率下进行电荷存储的电容和扩散控制贡献。（g）不同扫描速率下两个电极表面电容的归一化贡献率。

图10.（a）ASC示意图。（b）FeCo2S4/MXene/PCNF和PCNF电极在10mV/s下的CV，（c）随扫描速率变化的CV曲线，（d）随电流密度变化的GCD曲线。（e）比电容随电流密度的变化。（f）将FSC的Ragone图与一些报告值进行比较。（g）FeCo2S4/MXene/PCNF//PCNF器件的循环稳定性。插图：初始三个循环和最后三个循环的GCD曲线；ASC设备的数字图像，充电后可点亮电子表。