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构造复杂空心结构CoS及其在混合电容器中的应用

2017-07-01 20:40  来源:未知

2017-06-30 10:12来源:研之成理

原标题:构造复杂空心结构CoS及其在混合电容器中的应用

由化石能源的快速消耗而引起的能源危机一直刺激着人们不断探索可再生能源及新型电力存储技术。混合电容器由于兼具电池与电容器的高功率密度、快速充放电和循环稳定性等优点,得到人们的广泛关注。钴基硫化物因其较高的电子电导率和丰富的氧化还原反应,在电极材料方面具有潜在的大规模应用前景。构造特定的钴基硫化物纳米结构,对于实现电极材料的优良性能具有重要作用。多层壳结构特定的纳米单元,一方面缩短了离子的传播路径,另一方面提高了反应界面,增加了反应位点,能使材料的电化学性能得到极大优化。

近期,新加坡南洋理工大学的楼雄文教授团队从材料和结构出发,提出了以MOF为前驱体,合成一系列分级的复杂空心结构CoS化合物,并对其作为混合电容器电极材料的电化学性能进行研究。

图1 合成不同空心结构CoS的示意图

研究团队首先以ZIF-67为前驱体,通过不同的反应过程,赌场分别得到CoS纳米颗粒组成的单层壳空心立方块、CoS纳米片组成的单层壳空心立方块、CoS纳米片组成的外壳和CoS纳米颗粒组成的内壳的双层壳空心立方块。所合成的双层壳空心结构CoS表现出较高的比容量和较长的循环稳定性。在1 A g-1的电流密度下具有高达980 F g-1的比容量,同时在5 A g-1的电流密度下循环10000周,容量保持率为89%。另外,研究团队以双层壳空心结构的CoS为正极,活性炭为负极,构造的电容器表现出较高的能量密度和功率密度。

图2 单层壳空心结构CoS的电镜图片

图3 核壳结构的ZIF-67/Co(OH)2-NS和双层壳空心结构CoS的电镜图片

该成果充分体现了高超可控的材料合成技术在新型储能材料的开发研究上的重要性,近期发表在Cell 姐妹刊Chem上,第一作者为新加坡南洋理工大学胡涵博士,通讯作者为楼雄文教授。

参考文献:Han Hu, Bu Yuan Guan, Xiong Wen (David) Lou, Constructionof Complex CoS Hollow Structures with Enhanced Electrochemical Properties forHybrid Supercapacitors, Chem 1, 102-113, 2016.

原文链接: http://www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(16)30005-5

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