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ChemNanoMat:MnO2纳米花修饰在ZIF-8-ZnO上以泡沫镍为载体的高性能超级电容器


由于化石燃料过度使用以及环境问题日益严重,需要存储高效器件,具有快速存储、释放电荷超级电容器走进了人们的视线。然而,超级电容器的应用受到较低的能量密度的限制。因此,如何制备具有高比电容的电极材料以获得高能量密度的超级电容器仍是研究热点。


金属有机骨架材料(MOFs)因其可调节的孔隙率和结构多样性而备受关注,MOFs可在高温热解条件下转化为多孔碳,在中温热解条件下转化为金属氧化物衍生物。而ZIF-8 是最具代表性的 MOFs 之一,由于其合成条件简便和在水溶液中化学稳定性好,常被用于制备超级电容器的电极材料。


近日,苏州科技大学张钱丽课题组采用聚多巴胺(PDA)在泡沫镍上原位定向合成ZIF-8,通过水热处理,在杂化材料上修饰MnO2纳米花。NF/ZIF-8-ZnO/MnO2具有超薄MnO2纳米片的独特的 3D 结构,以及无粘结剂的优势,有利于溶剂与活性位点充分反应,并缩短了离子和电子的运输路径。研究表明,NF/ZIF-8-ZnO/MnO2在2 A g-1的电流密度下比电容为2005 F g-1,在10 A g-1的高电流密度下循环4000个周期后90.74%,该电极材料表现出高特异性电容和出色的速率能力。另外,组装的NF/ZIF-8-ZnO/MnO2 // AC 不对称超级电容器可提供的最高功率密度为12451.5 W kg-1,以及70.57 Wh kg-1较大的功率密度。在循环4000个周期后其衰减为11.51%。这项工作为提供了一种新的制备无粘合剂的MnO2纳米花的电极材料,制得的超级电容器拥有高性能。

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图1.(a)NF/ZIF-8-ZnO/MnO2的制备流程;(b)NF/ZIF-8-ZnO/MnO2在不同扫速下的恒流充放电曲线;(c)循环4000个周期后的循环稳定性对比;NF/ZIF-8-ZnO/MnO2 //AC:(d)循环稳定性(插图:前10圈和最后10圈的恒流充放电曲线);(e)能量密度和功率密度相较于之前文献

文信息

MnO2 Nanoflowers Decorated on ZIF-8-ZnO with Ni Foam Supportfor High-Performance Supercapacitors

Xueyang Wang, Dr. Fanshu Yuan, Dan Xue, Dr. Jie Liu, Prof. Dr. Jie Wei, Yiwen Wang, Jiahui Wang, Qinghua Qu, Prof. Dr. Qianli Zhang


ChemNanoMat

DOI: 10.1002/cnma.202200243




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