青島大學(xué)Jiangtao Xu和Jingquan Liu課題組--超級(jí)電容器用導(dǎo)電分子修飾還原氧化石墨烯上的Cu2S/MoS2納米球

MoS₂具有吸引人的二維(2D)片狀結(jié)構(gòu)，為雙層電荷存儲(chǔ)提供了大的表面積和高的固有快速離子電導(dǎo)率;因此，它是一種很有前途的電極材料。然而，二維材料往往存在容易堆積的問題，這大大削弱了材料的固有優(yōu)勢(shì)。將MoS₂設(shè)計(jì)成具有大比表面積的花朵形態(tài)，并與石墨烯結(jié)合，是解決MoS₂納米片堆積缺陷的可行方法。導(dǎo)電分子(CM)的苯基與芘基形成33.2°的夾角，用于斜支撐石墨烯層，獲得比表面積更大的石墨烯化合物。然后在改性材料表面生成Cu₂S/MoS₂納米球，提供Cu₂S/MoS₂@CM@rGO。在這里，設(shè)計(jì)并構(gòu)建了Cu₂S/MoS₂@CM@rGO復(fù)合材料作為電池型超級(jí)電容器的電極材料。用Cu2S/MoS2@CM@rGO與AC(活性炭)組裝的ASC器件在36.9 Wh kg-1能量密度下的功率密度為981.8 W kg^-1。值得注意的是，當(dāng)兩個(gè)固態(tài)ASCs串聯(lián)在一起時(shí)，一個(gè)小燈泡可以保持3分鐘的亮度，這表明Cu2S/MoS2@CM@rGO在儲(chǔ)能方面具有很高的潛力。

圖1. Cu₂S/MoS₂@CM@rGO制備原理圖。

圖2. (a)不同放大倍數(shù)下Cu₂O和(b, c) Cu₂S/MoS₂@CM@rGO的SEM圖像。
(d, e, f) Cu₂O和Cu₂S/MoS₂@CM@rGO的TEM圖像(g, h) HRTEM圖像和(i) Cu₂S/MoS₂@CM@rGO的SAED圖像。

圖3. (a) Cu₂S/MoS₂@CM@rGO、Cu₂S@CM@rGO和Cu₂S/MoS2@rGO的XRD圖像。(b) Cu₂S/MoS₂@CM@rGO、Cu₂S@CM@rGO和Cu₂S/MoS2@rGO的FT-IR光譜。(c) Cu₂S/MoS₂@rGO和Cu₂S/MoS₂@CM@rGO的拉曼光譜。(d, e) Cu₂S/MoS₂@CM@rGO和Cu₂S/MoS₂@rGO的N₂吸附-解吸曲線及孔徑分布。(f) Cu₂S/MoS₂@CM@rGO的EDS譜。

圖4. (a) Cu₂S/MoS₂@CM@rGO的XPS測(cè)量譜，(b-f) Cu₂S/MoS₂@CM@rGO的C1s、S2p、Cu 2p和Mo 3d的XPS譜。

圖5. (a) Cu₂S/MoS₂@CM@rGO、Cu₂S/MoS₂@rGO、Cu₂S@CM@rGO和Cu₂O@CM@rGO電極的CV曲線和(b) GCD曲線。(c) Cu₂S/MoS₂@CM@rGO電極的CV曲線和(d) GCD曲線。(g)Cu₂S/MoS₂@CM@rGO、Cu₂S/MoS₂@rGO、Cu₂S@CM@rGO和Cu₂O@CM@rGO電極及其等效電路的Nyquist圖。附圖顯示了擬合的EIS曲線。(h)最近報(bào)道了Cu₂S/MoS₂@CM@rGO與其他rGO基材料的比電容的比較。(i) Cu₂S/MoS₂@CM@rGO電極循環(huán)性能。

圖6. 以下電極(a) Cu₂S/MoS₂@CM@rGO， (b) Cu₂S/MoS₂@rGO， (c) Cu₂S@CM@rGO的陰極峰log i和log v圖。電容和擴(kuò)散控制對(duì)(d) Cu₂S/MoS₂@CM@rGO，(e) Cu₂S/MoS₂@rGO和(f) Cu₂S@CM@rGO電極在20 mV s^-1下電荷存儲(chǔ)的貢獻(xiàn)。不同掃描速率下電極(g) Cu₂S/MoS₂@CM@rGO， (h) Cu₂S/MoS₂@rGO，(i) Cu₂S@CM@rGO的電容貢獻(xiàn)和擴(kuò)散控制貢獻(xiàn)。

圖7.以下電極(a) Cu₂S/MoS₂@CM@rGO， (b) Cu₂S/MoS₂@rGO， (c) Cu₂S@CM@rGO的陰極峰log i和log v圖。電容和擴(kuò)散控制對(duì)(d) Cu₂S/MoS₂@CM@rGO， (e) Cu₂S/MoS₂@rGO和(f) Cu₂S@CM@rGO電極在20 mV s^-1下電荷存儲(chǔ)的貢獻(xiàn)。不同掃描速率下電極(g) Cu₂S/MoS₂@CM@rGO， (h) Cu₂S/MoS₂@rGO， (i) Cu₂S@CM@rGO的電容貢獻(xiàn)和擴(kuò)散控制貢獻(xiàn)。

相關(guān)研究成果由青島大學(xué)Jiangtao Xu和Jingquan Liu課題組2024年發(fā)表在ACS Applied Nano Materials (鏈接：https://doi.org/10.1021/acsanm.4c02585)上。原文：Cu2S/MoS2 Nanospheres on Conductive Molecule Modified Reduced Graphene Oxide for Supercapacitors

轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)



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