三维Ni-MOF作为高性能超级电容器阳极材料;实验和理论洞察
Malaya K Sahoo1,2, Pratap Mane3, Brahmananda Chakraborty4,5
1National Institute of Science Education and Research (NISER), an OCC of Homi Bhabha National Institute (HBNI), Khurda, Odisha 752050, India.
Inorganic chemistry
|March 21, 2024
概括
一个新的三维金属有机框架 (Ni-MOF) 转化为氧化 (Ni(OH) 2具有增强的性能. 这种Ni(OH) 2材料展示了卓越的电荷储存,为先进的超级电容器应用铺平了道路.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 金属有机框架 (MOF) 为储能提供可调节的结构.
- 氧化 (Ni(OH) 2) 是超级电容器的一个有前途的电极材料.
- 了解在操作条件下的材料转化对于设备优化至关重要.
研究的目的:
- 为了研究3DNi-MOF的电化学性能.
- 分析由偏差诱导的Ni-MOF转化为Ni(OH) 2.
- 使用Ni-MOF衍生材料开发和描述一个不对称的超级电容器 (ASC).
主要方法:
- 一个3D Ni-MOF的合成,其公式是[Ni(C4H4N2) ((CHO2) 2].
- 三电极和两电极超级电容器设备的测试.
- 死后分析和密度函数理论 (DFT) 模拟.
主要成果:
- 在一个三电极设置中,Ni-MOF的电容为2150 F/g.
- 偏差诱导的转化为Ni(OH) 2与间接有机物导致性能改善.
- 使用Ni-MOF衍生的Ni(OH) 2和减少的石墨烯 (rGO) 的非对称超级电容器 (ASC) 在5000个循环中实现了125F/g电容,50.17Wh/kg能量密度和97.9%的库伦比效率.
- DFT的计算显示了低的扩散能障碍 (0.275 eV) 和高量子电容 (1150 μF/cm2) 的转化Ni (OH) 2.
结论:
- -MOF经历了有利的转化为 (OH) 2,从而增强了电化学储存.
- 开发的ASC显示出出色的稳定性,可逆性和能量密度.
- DFT模拟提供了对转换的电极材料优越性能的理论见解.
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