由于獨(dú)特的特性(例如高比表面積、優(yōu)越的電導(dǎo)率和導(dǎo)熱率),近來,基于二維(2D)納米薄片體系結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)和合成在儲(chǔ)能系統(tǒng)中引起了極大的關(guān)注。可以通過簡便的水性方法合成具有2D結(jié)構(gòu)的沸石咪唑酸酯骨架(ZIF),并用于獲得2D金屬/二元金屬氧化物。本文在Co-ZIF的合成中加入了氧化石墨烯和Zn
2+,其衍生的氧化物(ZnCoO-G)表現(xiàn)出二維納米片結(jié)構(gòu),熱處理后Co
3O
4和ZnO納米粒子分布均勻。與不含氧化石墨烯(ZnCoO)和Zn
2+(CoO-G)的衍生物相比,ZnCoO-G在1 A/g處顯示出最高的比電容為711.6 F/g,在5 A/g處1000個(gè)周期后的電容保留率為63.6%。另外,以ZnCoO-G和市售活性炭為正負(fù)電極的不對(duì)稱超級(jí)電容器(ASC)在功率密度為800 W/kg時(shí)的最大能量密度為18.7 W h/kg。
Figure 1. (a,b)ZnCoO-G,(c,d)ZnCoO,(e,f)ZnCoC和(g,h)CoO-G的SEM圖像; (i)ZnCoO-G的SEM圖像及其(j-m)元素映射圖像。
Figure 2. ZnCoO-G的(a,b)TEM和(c)HRTEM圖像; (d)ZnCoO,(e)ZnCoC和(f)CoO-G的TEM圖像; (g)CoO-G的HRTEM圖像。
Figure 3. (a)ZnCoO-G,ZnCoO,ZnCoC和CoO-G的CV曲線;(b)電流密度為1 A/g時(shí)ZnCoO-G,ZnCoO,ZnCoC和CoO-G的GCD曲線;(c)ZnCoO-G在不同掃描速率下的CV曲線;(d)ZnCoO-G在不同電流密度下的GCD曲線;(e)在不同電流密度下,根據(jù)ZnCoO-G,ZnCoO,ZnCoC和CoO-G的GCD曲線計(jì)算出的比電容;(f)電流密度為5 A/g時(shí),ZnCoO-G的循環(huán)穩(wěn)定性和庫侖效率。
Figure 4. (a)在三電極電池中, ZnCoO-G和AC電極的CV曲線;(b)ZnCoO-G//AC ASC在不同電壓窗口下的CV曲線;(c)ZnCoO-G//AC ASC在不同電流密度下的GCD曲線;(d)ZnCoO-G//AC ASC的Ragone圖(插圖:ZnCoO-G//AC ASC點(diǎn)亮藍(lán)色LED的數(shù)字圖像)。
Figure 5. 源自Zn/Co-ZIF/GO的Zn/Co氧化物/GO的示意圖。
相關(guān)研究成果于2019年由青島科技大學(xué)Qian Zhang課題組,發(fā)表在Journal of Energy Storage(https://doi.org/10.1016/j.est.2019.101165)上。原文:Facile fabrication of ZIF-derived graphene-based 2D Zn/Co oxide hybrid for high-performance supercapacitors。