MOF衍生的NiCoP/C@NiMn-LDH復(fù)合材料的制備與電化學(xué)性能研究

主曼琳,蔡旺鋒,王 燕

(天津大學(xué)化工學(xué)院,天津 300035)

隨著能源需求和環(huán)境保護壓力的日益增加,開發(fā)高效儲能設(shè)備來提高能量利用率顯得尤為必要。超級電容器作為一種新興的儲能裝置,具有功率密度高、充放電速度快、循環(huán)壽命長等優(yōu)點,得到了研究者的廣泛關(guān)注[1]。電極材料對于超級電容器的性能至關(guān)重要,因此許多研究者致力于結(jié)構(gòu)優(yōu)異、性能良好的電極材料的研究[2]。根據(jù)超級電容器中電極材料的電荷儲存機制不同,通常可以分為雙電層型電極、贗電容型電極和電池型電極[3]。

過渡金屬化合物是一類典型的贗電容材料,具有較高的理論比電容[4,5]。其中,過渡金屬磷化物,尤其是NiCoP,由于具有豐富的氧化還原反應(yīng)活性位點、高導(dǎo)電性和鎳鈷的協(xié)同效用,其電化學(xué)性能表現(xiàn)更為優(yōu)異[6,7]。Fu等報道的多孔NiCoP納米墻陣列,在5 mA·cm-2下面電容可達17.31 F·cm-2[8]。但是磷化物在堿性電解質(zhì)中的循環(huán)穩(wěn)定性表現(xiàn)較差,因為在多次充放電后體積膨脹易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)塌陷,從而限制了其在實際中的應(yīng)用。合理構(gòu)建電極材料的結(jié)構(gòu)可以有效地提高其電化學(xué)性能,例如核殼復(fù)合結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑。因為核殼復(fù)合結(jié)構(gòu)具有高比表面積、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、氧化還原反應(yīng)活性位點豐富等優(yōu)點,更重要的是,核殼結(jié)構(gòu)可以緩沖電極材料在反應(yīng)過程中的體積變化,因此電極可以獲得更長的循環(huán)壽命。此外,結(jié)構(gòu)多樣的MOFs常被用作犧牲模板來調(diào)控過渡金屬化合物的組成和結(jié)構(gòu)[9]。通過在惰性氣氛下煅燒磷化,MOFs中的有機配體和金屬分別分解為碳和金屬磷化物[10]。……