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MoF-derived CuCo2S4@FeS2 nanohybrids for supercapacitor applications
Electrochimica Acta ( IF 5.5 ) Pub Date : 2024-12-19 , DOI: 10.1016/j.electacta.2024.145546 Perumal Naveenkumar, Munisamy Maniyazagan, Nayoung Kang, Hyeon-Woo Yang, Sun-Jae Kim
Electrochimica Acta ( IF 5.5 ) Pub Date : 2024-12-19 , DOI: 10.1016/j.electacta.2024.145546 Perumal Naveenkumar, Munisamy Maniyazagan, Nayoung Kang, Hyeon-Woo Yang, Sun-Jae Kim
Metal-organic framework-derived CuCo2S4 nanomaterials are a potential target for supercapacitors, because of their structural and electrochemical features. In this study, we constructed nanohybrids of MoF-derived CuCo2S4 nanoparticles@FeS2 nanoplates using a solvothermal method. The presence of conductive carbon in the MoF-derived CuCo2S4 nanoparticles increases their electrical conductivity. MoF-derived CuCo2S4 exhibited a nanoparticle morphology and FeS2 exhibited a nanoplate morphology in HR-TEM resutls. The good surface area, porous structure with increseaed pore diameter of the hybrids of the CuCo2S4@FeS2 are offers the good super-capacitor performances. Nanostructured electrode materials have shortened ion diffusion paths and larger the contact areas for electrolyte ions. In a conventional three-electrode system, the hybrids of the CuCo2S4@FeS2 electrode delivered a capacity of 400.10 C g-1 at 1A g-1. Even, at a high current density of 10 A g-1, it delivered 210.19 C g-1 with an exceptional rate capability. Herein, the long-standing ability study demonstrated good capacity retention of 89.41 % after 5500 cycles. Furthermore, the AC//CuCo2S4@FeS2 device has a working voltage window of 0 - 1.5 V, and delivered the high capacity of 204.77 C g-1 @ 1 A g-1. After 10000 cycles, 90.01% capacity was retained at 5 A g-1 with a coulombic efficiency of 95.63 %. AC//CuCo2S4@FeS2 exhibited a maximum energy density of 63.99 Wh kg-1 at a power density of 1125 W kg-1 (1 A g-1), when increasing the current density to 5A g-1, the device maintained its energy/power density of 17.61 Wh kg-1 / 5625 W kg-1, respectively. Consequently, the exceptional characteristics exhibited by hybrids of CuCo2S4@FeS2 have established them as dependable contenders for implementation in supercapacitors.
中文翻译:
用于超级电容器应用的 MoF 衍生CuCo2S4@FeS2纳米混合器件
金属有机框架衍生的 CuCo2S4 纳米材料因其结构和电化学特性而成为超级电容器的潜在靶标。在这项研究中,我们使用溶剂热法构建了 MoF 衍生的 CuCo2S4 nanoparticles@FeS2 纳米板的纳米杂化物。MoF 衍生的 CuCo2S4 纳米颗粒中导电碳的存在增加了它们的导电性。MoF 衍生的 CuCo2S4 在 HR-TEM 研究中表现出纳米颗粒形态,FeS2 表现出纳米板形态。CuCo2S4@FeS2 的杂化物具有良好的表面积、孔径增加的多孔结构,具有良好的超级电容器性能。纳米结构电极材料具有更短的离子扩散路径和更大的电解质离子接触面积。在传统的三电极系统中,CuCo2S4@FeS2 电极的杂化物在 1A g-1 下提供 400.10 C g-1 的容量。甚至在 10 A g-1 的高电流密度下,它也能提供 210.19 C g-1 的电流,并具有出色的倍率能力。在此,长期的能力研究表明,在 5500 次循环后,良好的容量保持率为 89.41%。此外,AC//CuCo2S4@FeS2 器件具有 0 - 1.5 V 的工作电压窗口,并提供 204.77 C g-1 @ 1 A g-1 的高容量。10000 次循环后,在 5 A g-1 下保留了 90.01% 的容量,库仑效率为 95.63 %。AC//CuCo2S4@FeS2 的最大能量密度为 63。99 Wh kg-1 在 1125 W kg-1 (1 A g-1) 的功率密度下,当电流密度增加到 5A g-1 时,该器件保持其能量/功率密度分别为 17.61 Wh kg-1 / 5625 W kg-1。因此,CuCo2S4@FeS2 的混合物所表现出的特殊特性使其成为在超级电容器中实现的可靠竞争者。
更新日期:2024-12-19
中文翻译:
用于超级电容器应用的 MoF 衍生CuCo2S4@FeS2纳米混合器件
金属有机框架衍生的 CuCo2S4 纳米材料因其结构和电化学特性而成为超级电容器的潜在靶标。在这项研究中,我们使用溶剂热法构建了 MoF 衍生的 CuCo2S4 nanoparticles@FeS2 纳米板的纳米杂化物。MoF 衍生的 CuCo2S4 纳米颗粒中导电碳的存在增加了它们的导电性。MoF 衍生的 CuCo2S4 在 HR-TEM 研究中表现出纳米颗粒形态,FeS2 表现出纳米板形态。CuCo2S4@FeS2 的杂化物具有良好的表面积、孔径增加的多孔结构,具有良好的超级电容器性能。纳米结构电极材料具有更短的离子扩散路径和更大的电解质离子接触面积。在传统的三电极系统中,CuCo2S4@FeS2 电极的杂化物在 1A g-1 下提供 400.10 C g-1 的容量。甚至在 10 A g-1 的高电流密度下,它也能提供 210.19 C g-1 的电流,并具有出色的倍率能力。在此,长期的能力研究表明,在 5500 次循环后,良好的容量保持率为 89.41%。此外,AC//CuCo2S4@FeS2 器件具有 0 - 1.5 V 的工作电压窗口,并提供 204.77 C g-1 @ 1 A g-1 的高容量。10000 次循环后,在 5 A g-1 下保留了 90.01% 的容量,库仑效率为 95.63 %。AC//CuCo2S4@FeS2 的最大能量密度为 63。99 Wh kg-1 在 1125 W kg-1 (1 A g-1) 的功率密度下,当电流密度增加到 5A g-1 时,该器件保持其能量/功率密度分别为 17.61 Wh kg-1 / 5625 W kg-1。因此,CuCo2S4@FeS2 的混合物所表现出的特殊特性使其成为在超级电容器中实现的可靠竞争者。