改性电极在提高储能设备（包括电池和超级电容器（SCs）的电化学性能方面起着至关重要的作用。特别是锌离子混合超级电容器（ZHSCs）和锌/钠混合电池（Zn/Na HBs）因其结合了锌金属阳极的高理论容量（820 mAh/g）和固有的安全性以及电容型阴极的快速反应动力学和长循环寿命而受到越来越多的关注[1]、[2]。与传统对称或非对称SCs相比，ZHSCs在保持高功率密度的同时提供了更高的能量密度，使其成为下一代水基储能系统的有希望的候选者。
二维（2D）材料由于其较大的比表面积（SSA）和优异的导电性而非常适合用于电极设计。其中，MXenes（Mₙ₊₁X₆Tₓ）是一类过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化物，具有金属导电性（高达约10,000 S/cm）、亲水表面官能团（–O、–OH、–F）、强氧化还原活性以及可调的层间距[3]、[4]、[5]。这些特性使得MXenes在锌电池（ZB）、钠离子电池（NB）、锂离子电池（LIBs）、Zn/Na HBs和SCs中能够实现高效的离子存储和快速的电子传输[4]、[5]、[6]、[7]、[8]、[9]、[10]、[11]、[12]、[13]、[14]、[15]、[16]、[17]、[18]、[19]、[20]。然而，由于相邻纳米片之间的强范德华相互作用，MXenes容易发生严重的堆叠现象。这种现象减少了可利用的表面积，阻碍了离子扩散路径，减慢了充放电动力学，最终降低了电容和循环稳定性[6]、[7]、[8]。
已经提出了几种策略来缓解这些限制，包括层间距扩展、形态工程以及与导电碳材料的复合[4]、[5]、[6]、[7]、[8]、[9]、[10]、[11]、[12]、[13]、[14]、[15]、[16]、[17]。在这些方法中，与还原氧化石墨烯（rGO）的结合被证明特别有效。rGO框架作为导电间隔层，抑制了纳米片的堆叠，扩大了层间距，并构建了三维导电网络。这种结构增强了离子传输，提高了电子迁移率，并在反复的充放电过程中增强了结构稳定性。大量研究表明MXene/碳复合材料的电化学性能得到了提升。Naguib等人[5]强调了MXenes的出色电化学性质，特别是其金属导电性和氧化还原活性表面。对于超级电容器应用，Kim等人[4]报道了涂有MXene的碳纳米纤维在0.5 A/g电流下的比电容为514 F/g。Karthikeyan等人[6]在1 A/g电流下获得了335 F/g的比电容，而Kalicharan等人[7]在1 A/g电流下获得了677 F/g的比电容，证明了MXene和rGO之间的强协同作用。He等人[8]在2 mV/s的电流下获得了333.6 F/g的比电容。Zhou等人[9]显示，含有50% rGO的Ti₃C₂Tₓ@rGO电极在应变下表面裂纹减少，并表现出49 mF/cm的电容。Zhao等人[10]报道了一种合成的MXene@rGO，在2 A/g电流下的比电容为154.3 F/g。Ling等人[11]使用Ti₃C₂Tₓ/聚合物薄膜在KOH电解质中获得了2 mV/s电流下的528 F/g比电容。Zhao等人[12]制备了一种灵活的MXene/CNT复合材料，在2 mV/s电流下的比电容为150 F/g，比纯MXene提高了130%。Rundla等人[13]发现，Ti₃C₂Tₓ（90%重量）/rGO（10%重量）复合材料在1 A/g电流下的比电容从220 F/g提高到了357 F/g。Duygun等人[14]制备了Ti₃C₂Tₓ/rGO/CNC织物电极，在0.3 A/g电流下的比电容为501.1 F/g。Raveendran等人[15]显示，CTAB-rGO改性的MXene在0.5 A/g电流下的比电容为544.5 F/g。Fan等人[16]通过引入多孔石墨烯有效防止了堆叠，实现了1445 F/cm的超高体积电容。Shao等人[17]在1 A/g电流下获得了233 F/g的比电容。这些发现证实了结构工程和碳复合显著提高了电容和倍率性能。在电池系统中，MXene/碳复合材料也表现出优异的性能。Li等人[18]使用Sb₂S₃/rGO/MXene复合材料报道了633 mAh/g的可逆容量。Grishanova等人[19]在100次循环后获得了540 mAh/g的可逆容量，并保持了96.2%的倍率性能。Li等人[20]在600次循环后使用DAS@rGO@MXene电极获得了418.7 mAh/g的可逆容量，证实了rGO在提高导电性和促进快速离子传输中的作用。
此外，基于MXene的材料在锌相关混合系统中也显示出了有希望的结果。Etman等人[21]报道，在水和乙腈电解质中，Mo₁.₃₃CTz–Ti₃C₂TₓMXene电极在MXene//Zn混合SCs上显示，阴离子载体显著影响了容量、倍率性能和循环稳定性。Ma等人[22]开发了一种MVMX@Zn||V₂O₅全电池，在1 A/g电流下10000次循环后仍保持198 mAh/g的容量和124.75 mAh/g的容量。Luna等人[23]制备了SrV₂O₆纳米粒子锚定的2D-V₂CTₓ MXene，初始容量为348 mAh/g（0.1 A电流）。此外，Li等人[24]报道了一种Nb₂CTₓ MXene正极，在高压激活（高达2.4 V）后表现出明显的放电平台，能量密度达到146.7 Wh/kg，其中平台区域贡献了63%的容量。这种激活策略也对Ti₃C₂Tₓ有效，证明了MXene电化学行为的可调性。尽管取得了这些进展，但仍存在挑战。MXene和rGO之间的非均匀分散、长时间循环过程中的部分堆叠以及复杂的合成程序限制了可扩展性和实际应用。此外，混合系统中涉及多价Zn²⁺和单价Na⁺离子的协同存储机制尚未完全阐明[21]、[25]、[26]、[27]、[28]、[29]、[30]、[31]、[32]、[33]、[34]。
在这项工作中，提出了一种简单且可扩展的水热策略，通过将水热改性的Ti₃C₂Tₓ（源自Ti₃AlC₂ MAX相）与rGO结合来合成Ti₃C₂Tₓ@rGO复合材料。这种受控的架构扩大了层间距并确保了纳米片的均匀分布。所得到的混合结构结合了rGO的高导电性和Ti₃C₂Tₓ的氧化还原活性表面，从而促进了快速的Zn²⁺/Na⁺共存储动力学、高效的电子传输和增强的循环稳定性。在对称超级电容器（SSCs）和Zn/Na-HBs中系统评估了Ti₃C₂Tₓ@rGO的电化学性能，以阐明其双模式存储机制及其作为下一代水基储能系统先进电极材料的潜力。
