nucВестник НЯЦ РКNNC RK Bulletin1729-75161729-7885Национальный ядерный центр Республики Казахстан10.52676/1729-7885-2024-4-174-180nuc-773Research ArticleСтатьиСИНТЕЗ MXENE И ПРИМЕНЕНИЕ В РОЛИ ЭЛЕКТРОДНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ СУПЕРКОНДЕНСАТОРОВSYNTHESIS OF MXENE AND ITS APPLICATION AS ELECTRODE MATERIAL FOR SUPERCAPACITORSАлияроваА. М.AliyarovaA. M.

Алматы

Almaty

a.aliyarova@aues.kzДжусамбаевМ. Т.JusambaevM. T.

Алматы

Almaty

mirlanjussambayev@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-8998-0409АскарулыК.AskarulyK.

Алматы

Almaty

k.askaruly@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-9705-7438АзатС.AzatS.

Алматы

Almaty

seithan@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2195-755XСултаханШ.SultahanSh.

Алматы

Almaty

Shynggyskhan.1@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-9722-1605ШакеновК.ShakenovK.

Алматы

Almaty

k.shakenov@satbayev.universityhttps://orcid.org/0000-0002-1200-2340ЖантикеевУ. Е.ZhantikeevU. Ye.

Алматы

Almaty

nurlybekov_ulan@mail.ruЛиуЖ.LiuZh.

Алматы

Almaty

EM7836597-D@stud.satbayev.universityАлматинский университет энергетики и связи имени Г. ДаукееваКазахстанAlmaty University of Power Engineering and Telecommunication named Gumarbek DaukeevKazakhstanSatbayev UniversityКазахстанSatbayev UniversityKazakhstanSatbayev University; ТОО «Инженерно-научный хаб»; Алматинский университет энергетики и связи имени Г. ДаукееваКазахстанSatbayev University; Engineering and Science Hub; Almaty University of Power Engineering and Telecommunication named Gumarbek DaukeevKazakhstan20243012202404174180Copyright © Алиярова А.М., Джусамбаев М.Т., Аскарулы К., Азат С., Султахан Ш., Шакенов К., Жантикеев У.Е., Лиу Ж., 20252025Алиярова А.М., Джусамбаев М.Т., Аскарулы К., Азат С., Султахан Ш., Шакенов К., Жантикеев У.Е., Лиу Ж.Aliyarova A.M., Jusambaev M.T., Askaruly K., Azat S., Sultahan S., Shakenov K., Zhantikeev U.Y., Liu Z.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journals.nnc.kz/jour/article/view/773

Статья посвящена исследованию процессов получения MXene и их применению в качестве электродов для суперконденсаторов. MXene представляют собой двумерные наноматериалы, обладающие уникальными электрохимическими свойствами, такими как высокая проводимость и большая поверхность. Были исследованы структура и физико-химические свойства полученных MXene с использованием методов анализа, таких как рентгеновская дифракция, сканирующая электронная микроскопия и спектроскопия. Электрохимическая активность MXene была изучена в контексте их применения в суперконденсаторах. Исследованы параметры заряда/разряда, циклическая стабильность и энергетическая плотность суперконденсаторов с MXene-электродами. Результаты исследования подтверждают потенциал MXene в качестве эффективных электродов для суперконденсаторов. Полученные данные указывают на быструю скорость заряда/разряда MXene-электродов, что делает их перспективными кандидатами для использования в энергоемких приложениях. Эта работа способствует лучшему пониманию процессов получения MXene и их электрохимических характеристик, открывая новые горизонты для разработки усовершенствованных суперконденсаторов с повышенной производительностью и долговечностью.

The article is dedicated to the study of MXene synthesis processes and their application as electrodes for supercapacitors. MXenes are two-dimensional nanomaterials with unique electrochemical properties, such as high conductivity and large surface area. The structure and physicochemical properties of the synthesized MXenes were investigated using analytical methods such as X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and spectroscopy. The electrochemical activity of MXenes was studied in the context of their application in supercapacitors. The charge/discharge parameters, cyclic stability, and energy density of supercapacitors with MXene electrodes were examined. The results confirm the potential of MXenes as effective electrodes for supercapacitors. The obtained data indicate the rapid charge/discharge rates of MXene electrodes, making them promising candidates for use in energy-dense applications. This work contributes to a better understanding of the processes involved in MXene synthesis and their electrochemical characteristics, opening new horizons for the development of advanced supercapacitors with enhanced performance and longevity.

суперконденсаторMXeneэнергиясинтеззаряд-разрядsupercapacitorMXeneenergysynthesischarge-dischargeДанное исследование финансировалось Комитетом науки Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан (грант № BR24992873).ReferencesOtgonbayar Z. et al. Recent Advances in Two-Dimensional MXene for Supercapacitor Applications: Progress, Challenges, and Perspectives // Nanomaterials. – 2023. – Vol. 13. – No. 5. – P. 919.Otgonbayar Z. et al. Recent Advances in Two-Dimensional MXene for Supercapacitor Applications: Progress, Challenges, and Perspectives // Nanomaterials. – 2023. – Vol. 13. – No. 5. – P. 919.Forouzandeh P., Pillai S. C. MXenes-based nanocomposites for supercapacitor applications // Current Opinion in Chemical Engineering. – 2021. – Vol. 33. – P. 100710.Forouzandeh P., Pillai S. C. MXenes-based nanocomposites for supercapacitor applications // Current Opinion in Chemical Engineering. – 2021. – Vol. 33. – P. 100710.Panda S. et al. MXene based emerging materials for supercapacitor applications: Recent advances, challenges, and future perspectives // Coordination Chemistry Reviews. – 2022. – Vol. 462. – P. 214518.Panda S. et al. MXene based emerging materials for supercapacitor applications: Recent advances, challenges, and future perspectives // Coordination Chemistry Reviews. – 2022. – Vol. 462. – P. 214518.Chen Y. et al. MXene-based electrodes for supercapacitor energy storage // Energy & Fuels. – 2022. – Vol. 36. – No. 5. – P. 2390–2406.Chen Y. et al. MXene-based electrodes for supercapacitor energy storage // Energy & Fuels. – 2022. – Vol. 36. – No. 5. – P. 2390–2406.Kumar S. et al. Supercapacitors based on Ti3C2Tx MXene extracted from supernatant and current collectors passivated by CVD-graphene // Scientific reports. – 2021. – Vol. 11. – No. 1. – P. 649.Kumar S. et al. Supercapacitors based on Ti3C2Tx MXene extracted from supernatant and current collectors passivated by CVD-graphene // Scientific reports. – 2021. – Vol. 11. – No. 1. – P. 649.Nasrin K. et al. Insights into 2D/2D MXene heterostructures for improved synergy in structure toward next‐generation supercapacitors: a review // Advanced Functional Materials. – 2022. – Vol. 32. – No. 18. – P. 2110267.Nasrin K. et al. Insights into 2D/2D MXene heterostructures for improved synergy in structure toward next‐generation supercapacitors: a review // Advanced Functional Materials. – 2022. – Vol. 32. – No. 18. – P. 2110267.Ma R. et al. Ti 3 C 2 T x MXene for electrode materials of supercapacitors // Journal of Materials Chemistry A. – 2021. – Vol. 9. – No. 19. – P. 11501–11529.Ma R. et al. Ti 3 C 2 T x MXene for electrode materials of supercapacitors // Journal of Materials Chemistry A. – 2021. – Vol. 9. – No. 19. – P. 11501–11529.Wang Y., Wang Y. Recent progress in MXene layers materials for supercapacitors: High‐performance electrodes // SmartMat. – 2023. – Vol. 4. – No. 1. – P. e1130.Wang Y., Wang Y. Recent progress in MXene layers materials for supercapacitors: High‐performance electrodes // SmartMat. – 2023. – Vol. 4. – No. 1. – P. e1130.Zang X. et al. Enhancing capacitance performance of Ti3C2Tx MXene as electrode materials of supercapacitor: from controlled preparation to composite structure construction // Nano-Micro Letters. – 2020. – Vol. 12. – P. 1–24.Zang X. et al. Enhancing capacitance performance of Ti3C2Tx MXene as electrode materials of supercapacitor: from controlled preparation to composite structure construction // Nano-Micro Letters. – 2020. – Vol. 12. – P. 1–24.Nam S. et al. Ti3C2Tx MXene for wearable energy devices: Supercapacitors and triboelectric nanogenerators // APL Materials. – 2020. – Vol. 8. – No. 11.Nam S. et al. Ti3C2Tx MXene for wearable energy devices: Supercapacitors and triboelectric nanogenerators // APL Materials. – 2020. – Vol. 8. – No. 11.Jayesh Che. et al. Synthesis and Characterizations of Titanium Carbide (Ti3C2Tx) MXene Electrode for Supercapacitors// Malaysian Journal of Chemistry. – 2024. – Vol. 26(3). – P. 169–179.Jayesh Che. et al. Synthesis and Characterizations of Titanium Carbide (Ti3C2Tx) MXene Electrode for Supercapacitors// Malaysian Journal of Chemistry. – 2024. – Vol. 26(3). – P. 169–179.Garg R., Agarwal A., Agarwal M. Synthesis and optimisation of MXene for supercapacitor application // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. – 2020. – Т. 31. – С. 18614–18626.Garg R., Agarwal A., Agarwal M. Synthesis and optimisation of MXene for supercapacitor application // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. – 2020. – Т. 31. – С. 18614–18626.Li H. et al. Laser crystallized sandwich-like MXene/Fe3O4/MXene thin film electrodes for flexible supercapacitors // Journal of Power Sources. – 2021. – Vol. 497. – P. 229882.Li H. et al. Laser crystallized sandwich-like MXene/Fe3O4/MXene thin film electrodes for flexible supercapacitors // Journal of Power Sources. – 2021. – Vol. 497. – P. 229882.Wang K. et al. An all-solid-state flexible micro-supercapacitor on a chip // Advanced Energy Materials. – 2011. – Vol. 1.Wang K. et al. An all-solid-state flexible micro-supercapacitor on a chip // Advanced Energy Materials. – 2011. – Vol. 1.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.