通过基于DFT的量子电容研究,用于高能储存超级电容电极的牺牲MOF衍生的MnNi氧化物

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
• 储能 储能 储能 储能 储能 储能

背景情况:

• 超级电容器对于清洁能源转型至关重要,因为它们具有高容量,快速充/放电,寿命长.
• 对于高效和可持续的能源解决方案的日益增长的需求需要先进的电极材料.
• 金属有机框架 (MOF) 为合成新型储能材料提供了一个有前途的平台.

研究的目的:

• 用MnNi-MOF-74作为前体合成高性能超级电容电极.
• 为了研究二金属 Mn(OH) 2 / Ni(OH) 2 氧化物与量身定制的形态的电化学特性.
• 探索MOF衍生材料在高温和耐用超级电容器中的潜力.

主要方法:

• 合成双金属Mn(OH) 2/Ni(OH) 2氧化物 (MnNi-x) 通过在泡上处理MnNi-MOF-74以不同的KOH度.
• 材料形态,表面积和多孔性的表征.
• 电化学性能测试 (特异电容,循环稳定性) 和密度函数理论 (DFT) 计算用于量子电容分析.

主要成果:

• MnNi-6样本表现出优异的性能,其特异电容为4031.51mF cm−2在2 mA cm−2时,表面积高 (186 m2/g),微孔丰富.
• 尼6表现出优异的热稳定性和循环耐用性,在10 mA cm-2.2 的 10 000 个循环后保持 86.34% 的容量.
• 由于靠近费米水平的有利电子密度,DFT的计算证实了Mn(OH) 2/Ni(OH) 2的高量子电容,其摩尔比为3:1 Mn:Ni.

结论:

• MOF衍生的双金属氧化物对于开发先进的超级电容电极非常有效.
• MnNi-6材料显示出高性能,耐用和高温超级电容应用的巨大潜力.
• 这项研究为使用定制的MOF衍生材料的新型电化学能量存储解决方案铺平了道路.