我院在超级电容器研究方面取得新进展

郑大考研网

在国家自然科学基金和河南省教育厅基础研究计划支持下，我院陈卫华副教授与关新新教授指导的硕士研究生卫武涛，首次利用部分离子置换方法制备高性能硫化物超级电容器电极材料，详细研究结果以《Partial Ion-Exchange of Nickel-Sulfide-Derived Electrodes for High Performance Supercapacitors》为题发表在最新一期美国化学会主办的《材料化学》（Chemistry of Materials，中科院JCR分区一区杂志，影响因子数为8.238）上。(Chem. Mater.,  2014,  26 , 3418–3426，http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cm5006482)。
与传统电容器相比，超级电容器具有许多不可替代和不可或缺的优势，如充放电速率快、循环寿命长、能量转化效率高、操作稳定、小尺寸、无污染等，是一种非常有前途的能量贮存设备。本文首先成功地合成了以纳米棒作为基本组成单元的三维分等级鸟巢状Ni3S2@NiS电极材料。分别将阴离子Se离子和阳离子Co离子引入到鸟巢状Ni3S2@NiS材料中制备出具有与母体材料相似形貌的Ni3S2@Co9S8 和NiS@NiSe2复合电极材料。在这个过程中成功地将材料组分进行了调控，并且实现了形貌遗传。离子置换前后电极材料的倍率性能和充放电比容量等电化学性能得到了很大的提高。电化学测试证明所制备的材料在大扫描速率下仍然具有非常尖锐的氧化还原峰，尤其是NiSe2@NiS复合电极材料，其在10000 mV/s的扫速下氧化还原峰几乎没有变化。恒流充放电测试说明所有的电极材料均具备高的比容量。Ni3S2@NiS、Ni3S2@Co9S8 和NiS@NiSe2三种电极材料在电流密度为0.5 A/g时首次恒流充放电比容量依次为516 F g−1、 925 F g−1和 1412 F g−1。
此前，卫武涛同学还在英国皇家化学会出版的中科院JCR分区一区杂志《纳米尺度》(Nanoscale, 影响因子数为6.233)上发表学术论文2篇，其中一篇被《纳米尺度》遴选为热点论文（Hot Papers）。这两篇论文分别为Tunable properties induced by ion exchange in multilayer intertwined CuS microflowers with hierarchical structure, Nanoscale, 2013, 5, 6589-6598（Hot Papers）和 Ag+ insertion into 3D hierarchical rose-like Cu1.8Se nanocrystals with tunable band gap and morphology genetic, Nanoscale, 2014, 6, 1124-1133。