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Rapid Amorphization in MOF/Metal Selenite Nanocomposites for Enhanced Capacity in Supercapacitors
Inorganic Chemistry ( IF 4.3 ) Pub Date : 2022-12-24 , DOI: 10.1021/acs.inorgchem.2c03093 Zihao Huang 1 , Qihang Chen 1 , Xuechun Ma 1 , Gaigai Yu 1 , Kai Tao 1 , Lei Han 1
Inorganic Chemistry ( IF 4.3 ) Pub Date : 2022-12-24 , DOI: 10.1021/acs.inorgchem.2c03093 Zihao Huang 1 , Qihang Chen 1 , Xuechun Ma 1 , Gaigai Yu 1 , Kai Tao 1 , Lei Han 1
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MOF/inorganic nanocomposites combine the advantages of each component. Herein, two MOF/metal selenite nanocomposites, Co-NH2-BDC/CoSeO3·H2O and Co-BDC/CoSeO3·H2O, are prepared on nickel foam through a facile two-step hydrothermal method, which inherit the 2D morphology and porosity properties of their MOF precursors. Furthermore, during the electrochemical activation process, the crystallized nanocomposites can easily transform into amorphous structures in a short time of 20 min in the presence of an electric field, similar to CoSeO3·H2O. Due to amorphization, the electrochemical performance of the two nanocomposites is much enhanced relative to that of their MOF precursors. Specifically, the areal capacitances of Co-NH2-BDC/CoSeO3·H2O and Co-BDC/CoSeO3·H2O are 5.35 and 10.65 F·cm–2 at 2 mA·cm–2, respectively. The assembled asymmetric supercapacitor (ASC) using Co-NH2-BDC/CoSeO3·H2O as positive electrodes delivers an energy density of 0.207 mWh·cm–2 at a power density of 0.799 mW·cm–2 with outstanding cycling stability (93% capacity retention after 5000 cycles). Using Co-BDC/CoSeO3·H2O as positive electrodes, the ASC can reach a high energy density of 0.483 mWh·cm–2 at a power density of 0.741 mW·cm–2 and 84% capacity retention after 5000 cycles. This work provides an efficient strategy for constructing MOF/metal selenite nanocomposites for energy storage and conversion.
中文翻译：
MOF/金属亚硒酸盐纳米复合材料的快速非晶化以增强超级电容器的容量
MOF/无机纳米复合材料结合了各组分的优点。在此，通过简便的两步水热法在泡沫镍上制备了两种 MOF/金属亚硒酸盐纳米复合材料 Co-NH 2 -BDC/CoSeO 3 ·H 2 O 和 Co-BDC/CoSeO 3 ·H 2 O，它们继承了它们的 MOF 前体的二维形态和孔隙率特性。此外，在电化学活化过程中，结晶的纳米复合材料可以在电场存在的情况下在 20 分钟的短时间内轻松转变为非晶结构，类似于 CoSeO 3 ·H 2O. 由于非晶化，这两种纳米复合材料的电化学性能相对于它们的 MOF 前体有很大提高。具体而言，Co-NH 2 -BDC/CoSeO 3 ·H 2 O 和 Co-BDC/CoSeO 3 ·H 2 O 的面电容在 2 mA·cm –2时分别为 5.35 和 10.65 F·cm –2。使用Co-NH 2 -BDC/CoSeO 3 ·H 2 O作为正极组装的非对称超级电容器（ASC）在0.799 mW·cm –2的功率密度下提供0.207 mWh·cm –2的能量密度具有出色的循环稳定性（5000 次循环后容量保持率为 93%）。以Co-BDC/CoSeO 3 ·H 2 O为正极，ASC可在0.741 mW·cm –2的功率密度下达到0.483 mWh·cm –2的高能量密度， 5000次循环后容量保持率为84%。这项工作为构建用于能量存储和转换的 MOF/金属亚硒酸盐纳米复合材料提供了一种有效的策略。
更新日期：2022-12-24
中文翻译：
MOF/金属亚硒酸盐纳米复合材料的快速非晶化以增强超级电容器的容量
MOF/无机纳米复合材料结合了各组分的优点。在此，通过简便的两步水热法在泡沫镍上制备了两种 MOF/金属亚硒酸盐纳米复合材料 Co-NH 2 -BDC/CoSeO 3 ·H 2 O 和 Co-BDC/CoSeO 3 ·H 2 O，它们继承了它们的 MOF 前体的二维形态和孔隙率特性。此外，在电化学活化过程中，结晶的纳米复合材料可以在电场存在的情况下在 20 分钟的短时间内轻松转变为非晶结构，类似于 CoSeO 3 ·H 2O. 由于非晶化，这两种纳米复合材料的电化学性能相对于它们的 MOF 前体有很大提高。具体而言，Co-NH 2 -BDC/CoSeO 3 ·H 2 O 和 Co-BDC/CoSeO 3 ·H 2 O 的面电容在 2 mA·cm –2时分别为 5.35 和 10.65 F·cm –2。使用Co-NH 2 -BDC/CoSeO 3 ·H 2 O作为正极组装的非对称超级电容器（ASC）在0.799 mW·cm –2的功率密度下提供0.207 mWh·cm –2的能量密度具有出色的循环稳定性（5000 次循环后容量保持率为 93%）。以Co-BDC/CoSeO 3 ·H 2 O为正极，ASC可在0.741 mW·cm –2的功率密度下达到0.483 mWh·cm –2的高能量密度， 5000次循环后容量保持率为84%。这项工作为构建用于能量存储和转换的 MOF/金属亚硒酸盐纳米复合材料提供了一种有效的策略。
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