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MXene活性炭纤维复合电极制备及其电容去离子性能研究
随着人们生活水平的不断提高，对清洁水资源的需求和重视程度越来越高，而水的去离子处理成为解决水资源短缺和水污染难题的关键之一。作为一种新型的能量存储材料，MXene材料在能量、环境保护领域研究中备受关注。因此，本文就MXene活性炭纤维复合电极制备及其电容去离子性能进行了研究。
一、MXene活性炭纤维复合电极的制备
1.MXene的制备
MXene是由A层、X层、O层上下包裹而成的层状材料，该材料的结构中，X层是指原子层，A层是MXene材料中的金属元素，O层则是指氧元素。本实验中采用的是Ti3C2Tx，其中Tx表示表面官能化的基团，能够进一步改善MXene与其他材料的界面性。
MXene的制备步骤如下：
(1)将Ti3AlC2粉末和HF/HCl混合酸放入玻璃瓶中，在惰性气体保护下升温至50℃多个小时，以去除表面的Al层。
(2)离心分离之后，将MXene层与乙醇混合，再离心分离，重复几次直至MXene层的pH值稳定在1-2之间即可。
2.活性炭纤维的制备
活性炭纤维是以炭素纤维为前驱体通过高温碳化和活化而得到的一种孔隙结构较高、比表面积大的新型纤维材料。本实验中采用机械法将天然纤维莫尔石（sepiolite）和活性炭粉末混合，获得活性炭纤维。
活性炭纤维的制备步骤如下：
(1)将莫尔石研磨成粉末，加入活性炭粉末和聚合物树脂，混合均匀得到混合物。
(2)经过拉伸加工后，得到稳定的卷筒状物，其后进行加热处理，以去除聚合物树脂，并进行高温处理，得到活性炭纤维。
3.MXene活性炭纤维复合电极的制备
将MXene与活性炭纤维混合，再进行热压，得到MXene活性炭纤维复合电极。在本手段中，还使用了电流传感器对电极的电能传输和电化学性能进行研究。
二、复合电极去离子性能的实验分析
MXene活性炭纤维复合电极去离子性能的实验分析中，我们主要研究了电极的电容和电导率等性能参数。
1.电容性能
电容性能是衡量电极的电能存储能力的指标之一，可以通过进行电容循环实验来评估电极的这一性能。在本实验中，我们使用Potentiostat进行电化学测试。
通过对MXene活性炭纤维复合电极进行电容循环测试，我们发现该电极的电容值随着循环次数增加而增大，最终趋于稳定。此外，XRD和TEM分析发现，MXene活性炭纤维复合电极中将MXene晶体有效地包裹在活性炭孔隙内，从而改善了MXene活性炭纤维复合电极的电容性能。
2.电导率
电导率是电极具有导电能力的指标之一。我们通过对MXene活性炭纤维复合电极进行交流电阻测试，来评估其电导率的性能。
实验结果表明，MXene活性炭纤维复合电极的电导率较高且具有良好的稳定性，这是因为MXene在活性炭纤维中的均匀分布使其互相接触，从而实现了更好的电子传输。
三、实验结论
本实验制备出MXene活性炭纤维复合电极，研究了其在电容和电导率方面的性能，得出以下结论：
1.MXene活性炭纤维复合电极的电容能力较强，在电容循环实验中表现出较高的电容值，并且具有持续稳定的电容表现。
2.MXene活性炭纤维复合电极的电导能力强，特别是在低频段具有良好的导电性能。
因此，MXene活性炭纤维复合电极可以有效地应用于电容式去离子器中，以实现更好的去离子效果。