一种金属有机框架衍生的α-MnS/MWCNT复合物作为一个有前途的伪电容材料,用于灵活的准固态非对称超级电容器装置
Mithun Sarkar1, V R Siddhartha Sairam Kalahasti1, Prakash C Ghosh1
1Department of Energy Science & Engineering, Indian Institute of Technology Bombay, Mumbai, 400076, India. pcghosh@iitb.ac.in.
Nanoscale
|May 7, 2025
概括
金属有机框架 (MOF) 衍生的硫化/多壁碳纳米管 (α-MnS/MWCNT) 复合材料与传统方法相比,提供更高的超级电容性能. 这种MOF衍生材料显示了增强的表面积和电容,使灵活的电子产品成为可能.
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:
- 传统的伪电容材料,如过渡金属氧化物,具有低导电性.
- 过渡金属硫化物由于导电性提高而成为有前途的替代品.
- 硫化 (α-MnS) 具有更好的导电性,但具有较低的特定表面积,限制了其超级电容器性能.
研究的目的:
- 为了合成和比较α-MnS/MWCNT复合材料使用传统的溶热和MOF衍生路径用于超级电容应用.
- 研究MOF衍生合成对α-MnS/MWCNT复合材料的多孔结构和电化学性能的影响.
- 使用优化的MOF衍生材料制造和评估一个灵活的准固态不对称超级电容器装置.
主要方法:
- 通过传统的溶热和MOF衍生路径合成α-MnS/MWCNT复合材料.
- 材料属性的表征,包括特定的表面积和多孔结构.
- 在3M KOH中使用3电极系统进行电化学性能评估.
- 制造和测试一个灵活的准固态不对称超级电容器装置.
主要成果:
- 从MOF衍生的α-MnS/MWCNT复合物表现出明显更高的特定表面积 (47.6 m2 g-1),相比传统合成的一种 (10.5 m2 g-1).
- 从MOF衍生出来的复合材料在1Ag-1.1时达到546.3Fg-1的高特异电容.
- 制造的柔性超级电容器装置显示了1.4V的潜在窗口,在1Ag-1时的特定电容为82.5Fg-1和出色的电容保留 (90.1%在5000个循环后).
结论:
- MOF衍生合成是制备具有增强多孔结构和电化学性质的α-MnS/MWCNT复合材料的优质途径.
- 来自MOF的α-MnS/MWCNT复合材料是用于高性能超级电容器的传统伪电容材料的可行替代品.
- 开发的灵活超级电容器设备显示了为灵活和可穿戴电子设备提供动力的潜力.
