CoO/Co-Cu-S分层管状异质结构的构建及其全固态混合超级电容器组装

随着能源应用需求的不断增加，用户对移动和便携式的下一代先进储能设备提出了更多的要求。除了能量密度之外，功率密度、循环寿命、充电速度、可靠性，安全，环保，低成本等也成为重要的考虑因素。电化学超级电容器作为未来最理想的储能装置之一，引起了能源领域的广泛关注。用于超级电容器电极材料的分层中空结构可以扩大表面积、加速离子和电子的传输，并适应循环期间的体积膨胀。此外，异质结构的构建将增强内部电场以调节电子结构。

浙江师范大学胡勇教授（点击查看介绍）和新加坡南洋理工大学楼雄文教授（点击查看介绍）团队通过有效的多步法制备由纳米针组成的CoO / Co-Cu-S分层管状异质结构（HTHS）。首先电纺聚丙烯腈 (PAN)-Co(Ac)₂/Cu(NO₃)₂ 复合NF用作自模板，然后通过金属离子和2,5-二羟基对苯二甲酸（H₄DOBDC）之间的配位形成PAN@MOF-74 核壳NF。随后，移除PAN核以产生HTHS时，MOF-74通过空气中退火转变成Co/Cu混合氧化物（表示为Co-Cu-O）。进一步通过在N₂气氛中与S粉末退火，对Co-Cu-O HTHS硫化，得到CoO / Co-Cu-S分层管状异质结构。

所制备的产品在2.0 A g^-1下表现出320 mAh g^-1（2300 F g^-1）的高比容量和出色的循环稳定性，在10 A g^-1 5000次循环后容量保持率为96.2％。此外，由CoO / Co-Cu-S分层管状异质结构和活性炭构成的全固态混合超级电容器（HSC）在功率密度为800 W kg^-1时显示出稳定且高的能量密度90.7 Wh kg^-1。

该成果发表在Angew. Chem. Int. Ed.上，文章的第一作者是浙江师范大学的硕士研究生陆雯同学。以上工作得到了国家自然科学基金委和浙江省万人计划等的资助。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Construction of CoO/Co-Cu-S Hierarchical Tubular Heterostructures for Hybrid Supercapacitors

Wen Lu, Junling Shen, Peng Zhang, Yijun Zhong, Yong Hu, Xiong Wen (David) Lou

Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 15441-15447, DOI: 10.1002/anie.201907516

导师介绍

胡勇

https://www.x-mol.com/university/faculty/14546

楼雄文

https://www.x-mol.com/university/faculty/35053