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人们对持续不断地获得间歇性能源（风能,太阳能,地热能,水力发电,波浪等）所产生的具有低成本的电力有着非常巨大的需求,因此需要开发廉价和高效的电能存储设备。镁电池由于价格低廉、环保无毒且体积容量高的优势得到广泛的关注,但是镁电池仍处于初期发展阶段,亟待开发高性能的镁电池正极电极材料。近年来,新型二维层状材料MXene由于优异的导电性和高的体积比容量在超级电容器、锂离子电池和钠离子电池等能源存储器件中备受关注,但一直未见其在镁电池中进行镁离子存储的报道。理论计算表明,纯MXene具有较高的Mg2+存储容量;但是,目前为止所报道的材料表面总是带有官能团,极大地影响着MXene的电化学性质。本论文测试表明,由于表面官能团的存在,二价镁离子不能可逆地嵌入MXene中。而将同时拥有高导电性和亲水表面官能团的MXene作为基底材料,可提升二硫化钼在镁电池中的性能。进一步通过预先嵌入阳离子表面活性剂的方法,赋予了MXene存储镁离子的能力。在此基础上,通过结构优化,提升了MXene在镁电池中的容量。具体研究内容如下:1.将MXene作为导电基底,利用一步水热的方法合成MoS2/Ti3C2Tx复合物,少层的MoS2纳米片与高导电的MXene协同作用,作为镁电池正极材料表现出增强的容量(50 mA g-1时容量为165 mAh g-1)和良好的倍率性能。2.利用预先嵌入阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）的方法,首次成功地将MXene用作镁电池正极材料。实验测试和第一性原理计算表明,CTA+的嵌入降低了MXene材料原子的电负性,从而促进镁离子在MXene表面的扩散。结果显示,MXene作为镁电池正极材料展现出高的可逆容量(50 mA g-1时容量为100 mAh g-1)和优异的倍率特性。3.采用与CTAB修饰的碳纳米管交替抽滤的方法制备出了三明治结构的MXene复合薄膜,更开放的结构促进电解液的传输,同时为镁离子的存储提供了更多的活性位点。作为镁电池正极材料,当电流密度为50 mA g-1时容量为154mAh g-1,是原来容量的1.5倍。