PNSMI 热点文章
CuO/CuO@Ni–CoMoO4·0.75H2O 纳米带阵列，超级电容器电子“高速公路”
研究背景
CuO因其成本低、环境友好、储量丰富、制备简单、电化学性能好等优点，应用于伪电容器时，可以实现高达1800 F g−1的理论伪电容，被认为是一种具有优异性能的超级电容器电极材料。CoMoO4被认为是一种合适的电极材料候选材料，由于它集成了氧化钴的高比电容和氧化钼的可逆小离子存储能力，可以提供优异的电化学性能。
研究方法
本研究采用简单的水热法，在Cu泡沫衬底上设计并合成了CO/CO@Ni-CMO NBs，以CuO NBs为芯；Cu泡沫上合成了Ni-CoMoO4·0.75H2O纳米片阵列，Ni-CoMoO4·0.75H2O纳米带为壳。
采用扫描电镜对样品进行了形貌表征；并采用传统的三电极系统测定每个电极的电化学性能。
实验结果解析
图1. 在Cu泡沫基板上制备CuO/CuO@Ni -CoMoO4·0.75H2O纳米带阵列作为超级电容器电极材料的过程示意图。
图2. 2a扫描电镜(SEM)图像显示，CuO NBs均匀生长在Cu泡沫上。2d放大后的SEM图像显示，纳米带表面被Ni-CoMoO4·0.75H2O均匀覆盖。此外，部分CuO纳米带仍保持在Cu泡沫上的阵列结构，未被Ni-CoMoO4·0.75H2O纳米片包裹。
图4. x射线衍射初步分析，Ni掺杂CoMoO4·0.75H2O纳米片覆盖的CuO纳米带阵列成功合成。
图5.图a在0.0 ~ 0.5 V电位范围内扫描速率为5 mV s−1时的循环伏安曲线，显示CO/CO@Ni-CMO NBs的电容最大；图b扫描速率从1 mV/s增加到5 mV/s时，CV曲线的形状几乎没有明显变化，表明电极材料具有良好的电容性; 图c在5 mA cm−2电流密度下，0-0.5 V电位窗口内三种电极的CD曲线显示CO/CO@Ni-CMO NBs电极的放电时间最长。
本研究中，通过在50 mV s−1的扫描速率下重复CV测试4000次来评估合成产物和对照样品的长期循环稳定性，如图5f所示。经过4000次循环后，CO/CO@Ni-CMO NBs电极的总电容保持率为98.7%，而Ni-CMO NBs、CO/CO@CMO NBs和CuO NBs电极的总电容保持率分别为79.4%、84.6%和98.4%。
实验总结与结论
本研究通过简单的工艺合成了CO/CO@Ni-CMO NBs。在重复充放电过程中，CuO NBs和Ni-CMO NBs可以提供快速的电子传递通道。这些纳米片之间的开放空间可以作为“离子储存库”，可以允许电解质轻松扩散到电极的内部区域。
直接生长在Cu泡沫上的CO@Ni-CMO NBs可以避免活性材料与聚合物粘合剂/导电添加剂混合的繁琐过程所造成的“死”体积。实验结果表明，合成的CO/CO@Ni-CMO NBs在5 mA cm−2条件下具有5.4 F cm−2的比电容，具有较高的倍率性能(在30 mA cm−2条件下为2.9 F cm−2)和超长的循环稳定性(在4000次循环后保持98.7%的电容)，是一种很有前景的高性能超级电容器电极材料。
原文链接
https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2022.01.009
期刊简介
Progress in Natural Science: Materials International(PNSMI)由中国材料研究学会主办，是一本综合类英文SCI学术期刊，刊登材料科学领域的基础研究和应用基础研究方面的高水平、有创造性和重要意义的最新研究成果。
2023年最新影响因子4.8，分区为中科院材料科学二区。入选2019年中国科技期刊卓越行动计划，2022、2023连续两年获评中国最具国际影响力学术期刊。
欢迎投稿
扫码关注，获取更多
往期回顾：
