当前位置:
X-MOL 学术
›
Ind. Eng. Chem. Res.
›
论文详情
Our official English website, www.x-mol.net, welcomes your
feedback! (Note: you will need to create a separate account there.)
Kirkendall Effect Induced Ionic Liquid-Assisted Metal−Organic Framework-Derived NiCo-P Electrode and Redox Electrolyte: Their Synergistic Interface Enhancing the Supercapacitor and Hydrogen Evolution Reaction Performance
Industrial & Engineering Chemistry Research ( IF 3.8 ) Pub Date : 2024-11-12 , DOI: 10.1021/acs.iecr.4c03535 Eswaramoorthi Thirugnanasambandam, Shuangting Ren, Enyu He, Xinna Wu, Ruimin Xing, Shanhu Liu
Industrial & Engineering Chemistry Research ( IF 3.8 ) Pub Date : 2024-11-12 , DOI: 10.1021/acs.iecr.4c03535 Eswaramoorthi Thirugnanasambandam, Shuangting Ren, Enyu He, Xinna Wu, Ruimin Xing, Shanhu Liu
Enhancing the performance of electrodes and electrolytes using ionic liquids (ILs) is a promising avenue for energy storage and conversion, yet it remains a significant challenge. In this comprehensive study, we highlight the crucial role of ionic liquids in the dual functionality of electrodes and electrolytes. Herein, NiCo-P derived from the metal−organic framework is synthesized with the assistance of 1-butyl-3-methylimidazoliumbis(trifluoromethylsulfonyl) imide (BMIM TFSI) ionic liquid, which induces the Kirkendall effect and results as a structural modifier. Additionally, the BMIM TFSI interacts with the KOH electrolyte to form π−OH interactions, facilitating fast reversible redox reactions at the electrolyte−electrode interface. The as-prepared NiCo-P electrode combined with the BMIM TFSI electrolyte delivers a high specific capacitance of 821 F g−1 at a current density of 1 A g−1 in a three-electrode system. The assembled IL-aided hybrid supercapacitor produced a high window potential of 1.4 V, a minimum energy density of 75.29 Wh kg−1, and an excellent stability performance (97.9% after 12000 cycles). Furthermore, the NiCo-P electrocatalyst exhibited a low overpotential (99 mV at 10 mA cm−2) and small Tafel slope value (77 mV dec−1) for hydrogen evolution reaction in the IL-bound KOH electrolyte. This study introduces a novel perspective on ionic liquids, which serve dual roles as both electrodes and electrolytes. This dual functionality synergistically enhances energy storage capacity and catalytic efficacy.
中文翻译:
Kirkendall 效应诱导离子液体辅助金属有机框架衍生的 NiCo-P 电极和氧化还原电解质:它们的协同界面增强了超级电容器和析氢反应性能
使用离子液体 (IL) 提高电极和电解质的性能是能量存储和转换的一条有前途的途径,但它仍然是一个重大挑战。在这项全面的研究中,我们强调了离子液体在电极和电解质的双重功能中的关键作用。在此,在 1-丁基-3-甲基咪唑啪啶(三氟甲基磺酰基)酰亚胺 (BMIM TFSI) 离子液体的帮助下合成了源自金属有机框架的 NiCo-P,其诱导 Kirkendall 效应并产生结构修饰剂。此外,BMIM TFSI 与 KOH 电解质相互作用形成 π−OH 相互作用,促进电解质-电极界面的快速可逆氧化还原反应。所制备的 NiCo-P 电极与 BMIM TFSI 电解质相结合,在三电极系统中以 1 A g-1 的电流密度提供 821 F g-1 的高比电容。组装的 IL 辅助混合超级电容器产生了 1.4 V 的高窗口电位、75.29 Wh kg-1 的最小能量密度和出色的稳定性性能(12000 次循环后为 97.9%)。此外,NiCo-P 电催化剂在 IL 结合的 KOH 电解质中发生析氢反应时表现出低过电位(10 mA cm-2 时为 99 mV)和小塔菲尔斜率值(77 mV dec-1)。这项研究引入了离子液体的新视角,离子液体既是电极又是电解质。这种双重功能协同增强了储能容量和催化功效。
更新日期:2024-11-12
中文翻译:
Kirkendall 效应诱导离子液体辅助金属有机框架衍生的 NiCo-P 电极和氧化还原电解质:它们的协同界面增强了超级电容器和析氢反应性能
使用离子液体 (IL) 提高电极和电解质的性能是能量存储和转换的一条有前途的途径,但它仍然是一个重大挑战。在这项全面的研究中,我们强调了离子液体在电极和电解质的双重功能中的关键作用。在此,在 1-丁基-3-甲基咪唑啪啶(三氟甲基磺酰基)酰亚胺 (BMIM TFSI) 离子液体的帮助下合成了源自金属有机框架的 NiCo-P,其诱导 Kirkendall 效应并产生结构修饰剂。此外,BMIM TFSI 与 KOH 电解质相互作用形成 π−OH 相互作用,促进电解质-电极界面的快速可逆氧化还原反应。所制备的 NiCo-P 电极与 BMIM TFSI 电解质相结合,在三电极系统中以 1 A g-1 的电流密度提供 821 F g-1 的高比电容。组装的 IL 辅助混合超级电容器产生了 1.4 V 的高窗口电位、75.29 Wh kg-1 的最小能量密度和出色的稳定性性能(12000 次循环后为 97.9%)。此外,NiCo-P 电催化剂在 IL 结合的 KOH 电解质中发生析氢反应时表现出低过电位(10 mA cm-2 时为 99 mV)和小塔菲尔斜率值(77 mV dec-1)。这项研究引入了离子液体的新视角,离子液体既是电极又是电解质。这种双重功能协同增强了储能容量和催化功效。