接口电子调和极化效应增强了共价有机框架的Na+离子储存性能,最大化了对石墨烯的活性位点负载
Liming Xu1, Nan Zhang2, Zhenyu Shi3
1Shanghai Key Laboratory of Magnetic Resonance, School of Physics, Institute of Magnetic Resonance and Molecular Imaging in Medicine, East China Normal University, Shanghai 200241, China.
我们开发了一种新的双接口策略,用于增强离子 (Na+) 在共价有机框架 (COF) 中的储存,用于超级电容器和电容脱离离应用.
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:
- 共价有机框架 (COFs) 显示了超级电容器 (SCs) 和电容脱离离子 (CDI) 的负电极的潜力.
- 目前的COF应用受到低容量,缓慢的动力学和人们对离子储存机制的理解不足的阻碍.
- 开发先进的电极材料对于储能和水处理至关重要.
研究的目的:
- 设计一种双接口策略,用于在2D结合COF/石墨烯复合材料中增强离子 (Na+) 储存.
- 为了研究接口电子结构调整和极化对Na+存储的影响.
- 证明工程材料在不对称的离子超级电容器和混合电容脱离离系统中的性能.
主要方法:
- 使用双接口调节策略制造2D结合COF/石墨烯复合材料 (TBHCrGO).
- 复合材料的电子结构和界面性能的表征.
- 电化学测试TBHCrGO作为一个负电极在Na+离子不对称超级电容和电容脱离.
主要成果:
- TBHCrGO复合物表现出密集的活性点和由于与石墨烯的π-π合而增强的电子密度,加速电荷转移.
- 接口极化效应改善了Na+存储稳定性,并缓解了循环过程中的结构应力.
- 在Na+离子不对称的SC中,TBHCrGO在950W kg-1下实现了56.4Wh kg-1的能量输出,在50,000个循环中保持了95.0%的容量.
- 在混合CDI中,TBHCrGO表现出87.5毫克g-1的特定吸附能力,在100个海水淡化周期中具有出色的循环稳定性.
结论:
- 双接口工程策略有效地提高了基于COF的材料中的Na+储存.
- 作为一种高性能电极,TBHCrGO在储能和水处理应用中显示出显著的前景.
- 这种方法为设计用于电化学设备的先进COF材料提供了一条途径.
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