Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nanorây Ni–Mo–O@Ni–P như các điện cực không cần chất kết dính cho siêu tụ điện bất đối xứng có độ dung lượng riêng cao và độ ổn định xuất sắc
Tóm tắt
Việc giới thiệu các phosphide kim loại chuyển tiếp với độ dẫn điện cao vào các oxit kim loại nhị phân được coi là một chiến lược hiệu quả để giải quyết các vấn đề về độ dẫn điện kém, hiệu suất chu kỳ và dung lượng thấp của các oxit kim loại chuyển tiếp nhị phân. Ở đây, chúng tôi đã thiết kế một phương pháp đơn giản gồm hai bước để phát triển các nanorây Ni–Mo–O@Ni–P (NMP) trên mút Ni bằng cách đưa các phosphide kim loại Ni–P vào các oxit Ni–Mo (NMO), thể hiện độ dung lượng riêng cao là 1864 C g–1 ở 2 Ag–1 và 1104 C g−1 ở 20 Ag−1 trong hệ thống ba điện cực, vượt trội hơn so với điện cực NMO. Đặc biệt, siêu tụ điện bất đối xứng NMP//AC được cấu hình với NMP là điện cực dương và than hoạt tính thương mại YP50F (AC) là điện cực âm cho thấy mật độ năng lượng cao 30.2 Wh kg–1 tại mật độ công suất 507.6 W kg−1 và khả năng duy trì dung lượng riêng ban đầu là 80.4% từ 0.5 đến 2 A g–1. Ngoài ra, dung lượng riêng của thiết bị NMP//AC không có sự suy giảm sau 20,000 chu kỳ ở 2 A g−1, cho thấy độ ổn định chu kỳ xuất sắc. Những kết quả này chỉ ra rằng việc giới thiệu các phosphide kim loại chuyển tiếp Ni–P là một phương pháp hiệu quả để cải thiện hiệu suất điện hóa của các siêu tụ điện dựa trên oxit Ni–Mo. Công trình này cung cấp một tài liệu tham khảo cho nghiên cứu về việc cải thiện hiệu suất điện hóa của các hợp chất kim loại chuyển tiếp khác.
Từ khóa
#phosphides kim loại chuyển tiếp #oxit kim loại nhị phân #siêu tụ điện bất đối xứng #độ dung lượng riêng #độ ổn định chu kỳTài liệu tham khảo
Chang J, Zhang S, Shi M, Feng J, Liu Z, Wei T, Fan Z (2022) Ni, Co hydroxide modified by partial substitution of OH– with Cl– for boosting ultra-fast redox kinetics up to 500 mV s−1 in supercapacitors. Adv Funct Mater 32:2109225. https://doi.org/10.1002/adfm.202109225
Zhang H, Han J, Xu J, Ling Y, Ou X (2022) Self-assembled NiCo2O4 microspheres for hybrid supercapacitor applications. J Mater Sci 57:5566–5576. https://doi.org/10.1007/s10853-022-06967-6
Xuan H, Wang R, Yang J, Zhang G, Liang X, Li Y, Xie Z, Han P (2021) Synthesis of NiMoO4@Co3O4 hierarchical nanostructure arrays on reduced graphene oxide/Ni foam as binder-free electrode for asymmetric supercapacitor. J Mater Sci 56:9419–9433. https://doi.org/10.1007/s10853-021-05902-5
Bai L, Zhang Y, Zhang L, Zhang Y, Sun L, Ji N, Li X, Si H, Zhang Y, Huang H (2018) Jahn-Teller distortions in molybdenum oxides: an achievement in exploring high rate supercapacitor applications and robust photocatalytic potential. Nano Energy 53:982–992. https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2018.09.028
Ghosh D, Giri S, Das CK (2013) Synthesis, characterization and electrochemical performance of graphene decorated with 1D NiMoO4.nH2O nanorods. Nanoscale 5:10428–10437. https://doi.org/10.1039/C3NR02444J
Tao K, Gong Y, Lin J (2019) Epitaxial grown self-supporting NiSe/Ni3S2/Ni12P5 vertical nanofiber arrays on Ni foam for high performance supercapacitor: matched exposed facets and re-distribution of electron density. Nano Energy 55:65–81. https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2018.10.060
Liu Q, Hu R, Qi J, Sui Y, He Y, Meng Q, Wei F, Ren Y (2019) Facile synthesis of hierarchical NiCoP nanowires@NiCoP nanosheets core–shell nanoarrays for high-performance asymmetrical supercapacitor. J Mater Sci 55:1157–1169. https://doi.org/10.1007/s10853-019-04011-8
Song W-w, Wang B, Cao X-m, Chen Q, Han Z-b (2021) ZIF-67-derived NiCo2O4@Co2P/Ni2P honeycomb nanosheets on carbon cloth for high-performance asymmetric supercapacitors. Inorgan Chem Front 8:5100–5112. https://doi.org/10.1039/D1QI00934F
Wang F, Ma K, Tian W, Dong J, Han H, Wang H, Deng K, Yue H, Zhang YX, Jiang W, Ji J (2019) P-Doped NiMoO4 parallel arrays anchored on cobalt carbonate hydroxide with oxygen vacancies and mass transfer channels for supercapacitors and oxygen evolution. J Mater Chem A 7:19589–19596. https://doi.org/10.1039/C9TA04568F
Meng Y, Sun P, He W, Teng B, Xu X (2019) Uniform P doped Co–Ni–S nanostructures for asymmetric supercapacitors with ultra-high energy densities. Nanoscale 11:688–697. https://doi.org/10.1039/C8NR07454B
Yu L, Mishra IK, Xie Y, Zhou H, Sun J, Zhou J, Ni Y, Luo D, Yu F, Yu Y, Chen S, Ren Z (2018) Ternary Ni2(1–x)Mo2xP nanowire arrays toward efficient and stable hydrogen evolution electrocatalysis under large-current-density. Nano Energy 53:492–500. https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2018.08.025
Wang L, Li X, Huang X, Han S, Jiang J (2022) Activated green resources to synthesize N, P co-doped O-rich hierarchical interconnected porous carbon for high-performance supercapacitors. J Alloys Compd 891:161908. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.161908
Xu X, Sielicki K, Min J, Li J, Hao C, Wen X, Chen X, Mijowska E (2022) One-step converting biowaste wolfberry fruits into hierarchical porous carbon and its application for high-performance supercapacitors. Renew Energy 185:187–195. https://doi.org/10.1016/j.renene.2021.12.040
Zhang Y, Shao Q, Long S, Huang X (2018) Cobalt-molybdenum nanosheet arrays as highly efficient and stable earth-abundant electrocatalysts for overall water splitting. Nano Energy 45:448–455. https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2018.01.022
Balamurugan J, Li C, Aravindan V, Kim NH, Lee JH (2018) Hierarchical Ni–Mo–S and Ni–Fe–S nanosheets with ultrahigh energy density for flexible all solid-state supercapacitors. Adv Func Mater 28:1803287. https://doi.org/10.1002/adfm.201803287
Liu S, Yin Y, Ni D, Hui KS, Hui KN, Lee S, Ouyang C-Y, Jun SC (2019) Phosphorous-containing oxygen-deficient cobalt molybdate as an advanced electrode material for supercapacitors. Energy Storage Mater 19:186–196. https://doi.org/10.1016/j.ensm.2018.10.022
Gan Y, Wang C, Chen X, Liang P, Wan H, Liu X, Tan Q, Wu H, Rao H, Wang H, Zhang J, Wang Y, van Aken PA, Wang H (2020) High conductivity Ni12P5 nanowires as high-rate electrode material for battery-supercapacitor hybrid devices. Chem Eng J 392:123661. https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.123661
Chen D, Lu M, Li L, Cai D, Li J, Cao J, Han W (2019) Hierarchical core–shell structural NiMoO4@NiS2/MoS2 nanowires fabricated via an in situ sulfurization method for high performance asymmetric supercapacitors. J Mater Chem A 7:21759–21765. https://doi.org/10.1039/C9TA07731F
Suresh Babu R, Vinodh R, de Barros ALF, Samyn LM, Prasanna K, Maier MA, Alves CHF, Kim H-J (2019) Asymmetric supercapacitor based on carbon nanofibers as the anode and two-dimensional copper cobalt oxide nanosheets as the cathode. Chem Eng J 366:390–403. https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.02.108
Liao L, Zhang H, Li W, Huang X, Xiao Z, Xu K, Yang J, Zou R, Hu J (2017) Facile synthesis of maguey-like CuCo2O4 nanowires with high areal capacitance for supercapacitors. J Alloys Compd 695:3503–3510. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.12.004
Li Y, An F, Wu H, Zhu S, Lin C, Xia M, Xue K, Zhang D, Lian K (2019) A NiCo2S4/hierarchical porous carbon for high performance asymmetrical supercapacitor. J Power Sour 427:138–144. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2019.04.060
Li D, Li Y, Xu Z, Wang D, Wang T, Zhao J, Zhang H (2017) Core/shell Ni–P@Ni–Co composite with micro-/nanostructure for supercapacitor. J Mater Sci 53:3647–3660. https://doi.org/10.1007/s10853-017-1776-0
Zhang Y, Xu J, Zhang Y, Zheng Y, Hu X, Liu Z (2017) Facile fabrication of flower-like CuCo2S4 on Ni foam for supercapacitor application. J Mater Sci 52:9531–9538. https://doi.org/10.1007/s10853-017-1119-1
He W, Pang M, Jiang S, Yang H, Wang R, Li N, Pan Q, Li J, Zhao J (2022) Binder-free MgCo2O4@Ni3S2 core-shell-like composites as advanced battery materials for asymmetric supercapacitors. Synth Met 285:117021. https://doi.org/10.1016/j.synthmet.2022.117021
Zhang Z, Zhang H, Zhang X, Yu D, Ji Y, Sun Q, Wang Y, Liu X (2016) Facile synthesis of hierarchical CoMoO4@NiMoO4 core–shell nanosheet arrays on nickel foam as an advanced electrode for asymmetric supercapacitors. J Mater Chem A 4:18578–18584. https://doi.org/10.1039/C6TA06848K
Huang Z-H, Sun F-F, Batmunkh M, Li W-H, Li H, Sun Y, Zhao Q, Liu X, Ma T-Y (2019) Zinc–nickel–cobalt ternary hydroxide nanoarrays for high-performance supercapacitors. J Mater Chem A 7:11826–11835. https://doi.org/10.1039/C9TA01995B
Tian FY, Hou D, Zhang WM, Qiao XQ, Li DS (2017) Synthesis of a Ni2P/Ni12P5 bi-phase nanocomposite for the efficient catalytic reduction of 4-nitrophenol based on the unique n–n heterojunction effects. Dalton Trans 46:14107–14113. https://doi.org/10.1039/C7DT02375H
Xie S, Gou J (2017) Facile synthesis of Ni2P/Ni12P5 composite as long-life electrode material for hybrid supercapacitor. J Alloys Compd 713:10–17. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.04.170
Liu M-C, Hu Y-M, An W-Y, Hu Y-X, Niu L-Y, Kong L-B, Kang L (2017) Construction of high electrical conductive nickel phosphide alloys with controllable crystalline phase for advanced energy storage. Electrochim Acta 232:387–395. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2017.02.169