富氮掺杂碳空心纳米笼协同钴镍硫化物提升超级电容器性能
Nitrogen-rich doped carbon hollow nanocage structure cooperating with cobalt-nickel sulfide to improve the performance of supercapacitors
作者单位E-mail
于海峰 洛阳理工学院环境工程与化学学院, 洛阳 471023  
冯婷 河南科技大学材料科学与工程学院, 洛阳 471000  
程绍娟 洛阳理工学院环境工程与化学学院, 洛阳 471023 chengshaojuan2004@126.com 
高亚辉 洛阳理工学院环境工程与化学学院, 洛阳 471023  
肖琪 洛阳理工学院环境工程与化学学院, 洛阳 471023  
王芳 洛阳理工学院环境工程与化学学院, 洛阳 471023 wangfang1116@163.com 
摘要: 采用简单的热解-硫化两步法成功制备了一种新型的富氮掺杂碳空心纳米笼(NC)负载双元金属硫化物纳米颗粒(CoNixSy)的复合材料CoNixSy/NC。该策略以丁二酮肟镍为镍源,增加了活性位点,同时前驱体ZIF-8@Ni-ZIF-67的核壳结构为空心碳纳米笼的构建提供了可能性。这种独特的负载多金属硫化物纳米颗粒的中空结构使CoNixSy/NC作为电极材料时具有更多的活性位点、更高的导电性和结构稳定性,从而使其具有较高的比容量(1 A·g-1时比容量为629.2 F·g-1),优异的循环稳定性(1 A·g-1下1 000次循环测试后容量保持率为93.4%)。当将其进一步组装成对称超级电容器后,在1 A·g-1下可提供207.2 F·g-1的比电容,1 000圈循环稳定后的容量保持率为85.36%。
关键词: 过渡金属硫化物  金属有机框架  空心纳米笼  超级电容器
基金项目: 国家自然科学基金项目(No.21968031)、河南省高校科技创新团队(No.23IRTSTHN009)、河南省重点研发与推广专项(科技攻关)项目(No.232102241034)和河南省高等学校重点科研项目(No.23A530007,22A150048)资助。
Abstract: A novel nitrogen-rich doped carbon hollow nanocage (NC) supported binary metal sulfide nanoparticle (CoNixSy) composite CoNixSy/NC was successfully prepared by a simple pyrolysis-vulcanization two-step method. In this strategy, dimethylglyoxime nickel was used as the nickel source to increase the active site, and the core-shell structure of the precursor ZIF-8@Ni-ZIF-67 provided the possibility for the construction of hollow carbon nanocages. More importantly, this unique hollow structure loaded with binary metal sulfide nanoparticles made the CoNixSy/NC possess more active sites, high conductivity, and structural stability when used as an electrode material, thereby providing a higher specific capacity (629.2 F·g-1 at 1 A·g-1) and excellent cycle stability (93.4% capacity retention after 1 000 cycles at 1 A·g-1). When further assembled into a symmetrical supercapacitor, a specific capacitance of 207.2 F·g-1 can be provided at 1 A·g-1, and the retention rate was 85.36% after 1 000 cycles of stabilization.
Keywords: transition metal sulfide  metal-organic framework  hollow nanocage  supercapacitors
投稿时间:2023-01-15 修订日期:2023-04-11
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于海峰,冯婷,程绍娟,高亚辉,肖琪,王芳.富氮掺杂碳空心纳米笼协同钴镍硫化物提升超级电容器性能[J].无机化学学报,2023,39(8):1597-1609.
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