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Hot-injected ligand-free SnTe nanoparticles: a cost-effective route to flexible symmetric supercapacitors
Journal of Materials Chemistry A ( IF 10.7 ) Pub Date : 2024-12-10 , DOI: 10.1039/d4ta07111e Chandradip D. Jadhav, Girish P. Patil, Svetlana Lyssenko, Refael Minnes
Journal of Materials Chemistry A ( IF 10.7 ) Pub Date : 2024-12-10 , DOI: 10.1039/d4ta07111e Chandradip D. Jadhav, Girish P. Patil, Svetlana Lyssenko, Refael Minnes
In this study, we report a novel approach for synthesizing tin telluride (SnTe) nanostructures using a hot injection method with water as the solvent, a significant departure from traditional organic solvents. This water-based synthesis not only aligns with green chemistry principles but also offers superior control over nucleation and growth, leading to SnTe nanostructures with well-defined morphologies and sizes. These nanostructures were thoroughly characterized, confirming their crystal structure, surface composition, and morphology. Electrochemical three-electrode supercapacitive testing revealed that the SnTe-based supercapacitors exhibit a specific capacitance of 602 F g−1 with excellent rate capability and a capacitance retention of 89% after 5000 cycles. Furthermore, we developed a flexible all-solid-state symmetric supercapacitor with SnTe nanoparticles and PVA–NaClO4 gel polymer electrolyte, which achieved an energy density of 17.8 Wh kg−1 and a power density of up to 3.1 kW kg−1, surpassing previously reported SnTe-based devices. Additionally, the supercapacitor demonstrated excellent cycling stability, retaining 96.56% of its initial capacitance after 5000 charge–discharge cycles at 4 A g−1 with a coulombic efficiency of 95.76%. This research demonstrates the potential of SnTe as a high-performance electrode material for supercapacitors and underscores the significance of our novel, environmentally friendly synthesis approach in advancing energy storage technologies.
中文翻译:
无配体热注入 SnTe 纳米颗粒:实现柔性对称超级电容器的一种经济高效的途径
在这项研究中,我们报道了一种使用以水为溶剂的热注射法合成碲化锡 (SnTe) 纳米结构的新方法,与传统有机溶剂有很大不同。这种水基合成不仅符合绿色化学原理,而且对成核和生长具有卓越的控制,从而产生具有明确形态和尺寸的 SnTe 纳米结构。这些纳米结构被彻底表征,证实了它们的晶体结构、表面组成和形态。电化学三电极超电容测试表明,基于 SnTe 的超级电容器表现出 602 F g-1 的比电容,具有出色的倍率能力,在 5000 次循环后电容保持率为 89%。此外,我们开发了一种具有 SnTe 纳米颗粒和 PVA-NaClO4 凝胶聚合物电解质的柔性全固态对称超级电容器,其能量密度为 17.8 Wh kg-1 和高达 3.1 kW kg-1 的功率密度,超过了以前报道的基于 SnTe 的器件。此外,超级电容器表现出优异的循环稳定性,在 4 A g-1 下进行 5000 次充放电循环后,仍保持 96.56% 的初始电容,库仑效率为 95.76%。这项研究证明了 SnTe 作为超级电容器高性能电极材料的潜力,并强调了我们新颖、环保的合成方法在推进储能技术方面的重要性。
更新日期:2024-12-10
中文翻译:
无配体热注入 SnTe 纳米颗粒:实现柔性对称超级电容器的一种经济高效的途径
在这项研究中,我们报道了一种使用以水为溶剂的热注射法合成碲化锡 (SnTe) 纳米结构的新方法,与传统有机溶剂有很大不同。这种水基合成不仅符合绿色化学原理,而且对成核和生长具有卓越的控制,从而产生具有明确形态和尺寸的 SnTe 纳米结构。这些纳米结构被彻底表征,证实了它们的晶体结构、表面组成和形态。电化学三电极超电容测试表明,基于 SnTe 的超级电容器表现出 602 F g-1 的比电容,具有出色的倍率能力,在 5000 次循环后电容保持率为 89%。此外,我们开发了一种具有 SnTe 纳米颗粒和 PVA-NaClO4 凝胶聚合物电解质的柔性全固态对称超级电容器,其能量密度为 17.8 Wh kg-1 和高达 3.1 kW kg-1 的功率密度,超过了以前报道的基于 SnTe 的器件。此外,超级电容器表现出优异的循环稳定性,在 4 A g-1 下进行 5000 次充放电循环后,仍保持 96.56% 的初始电容,库仑效率为 95.76%。这项研究证明了 SnTe 作为超级电容器高性能电极材料的潜力,并强调了我们新颖、环保的合成方法在推进储能技术方面的重要性。