氧空位改善超稳定性ZnO-CoO@NC微球应用于非对称超级电容器学术资讯

来源：中国科学材料

赝电容材料的周期循环稳定性是高性能超级电容器追求的目标。近日，南京理工大学郝青丽教授和雷武教授等人在Science China Materials上发表研究论文，采用水热结合退火后处理的方法，以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为锌钴氧化物微球的结构导向剂、氮掺杂碳的前驱体以及大量氧空位的还原剂前躯体，自组装含有丰富氧空位且包覆氮掺杂碳的介孔氧化锌-氧化钴微球（ZnO-CoO@NC）。

图1 ZnO-CoO@NC的合成示意图。

XPS结果证明了材料表面氧空位的产生是由于导电氮掺杂碳的还原作用，同时进一步证实了金属离子与氧原子之间较弱的相互作用。在2 mol L−1 KOH电解质中ZnO-CoO@NC电极表现出良好的电容性能，特别是在2 A g−1的电流密度下40000次充放电循环后，电极材料仍保持92%的初始电容，显示出良好的循环稳定性，同时材料的形貌不变。

图2 ZnO-CoO@NC电极的循环稳定性和库伦效率（a）以及循环40,000次后的SEM图像；ZnO-CoO电极的循环稳定性和库伦效率（a）以及循环30,000次后的SEM图像。

ZnO-CoO@NC正极与石墨烯负极组装的非对称超级电容器（ASC）也具有良好的循环稳定性，在2 A g−1的电流密度下循环10000次后，可以保持94%的初始电容。

图3 ZnO-CoO@NC正极与石墨烯负极组装的非对称超级电容器的电化学性能。

介孔结构、丰富的氧空位、导电氧化锌支架与氧化钴形成的氧化锌-氧化钴异质结构以及覆盖在多金属氧化物纳米颗粒表面的高导电性氮掺杂碳层使得自组装得到的ZnOCoO@NC复合材料具有优异的电化学性能。ZnO-CoO@NC有望应用于高性能储能设备领域。

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