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图1.Co-Cd-Se的合成示意图。
首先在泡沫镍基地上生长Co-Cd-O (Co3O4/CdO)纳米针状结构前驱物,后通过硒化过程得到Co-Cd-Se (Co9Se8/CdSe)混合硒化物纳米棒结构。通过表征可以看出Co-Cd-Se均匀覆盖在泡沫镍表面,其纳米棒结构由小的纳米颗粒组成;在Co-Cd-Se中,Co9Se8和CdSe均匀混合。
图2.Co-Cd-Se混合硒化物的表征。(a-c) Co-Cd-Se的SEM图;(d) Co-Cd-Se的TEM和HRTEM图;(e)Co-Cd-Se的电子衍射图;(f) Co-Cd-Se的mapping图;(g-h)Co-Cd-Se的XRD和XPS图;(i)Se 3d XPS能谱图。
图3.Co-Cd-Se的电化学性能测试。(a) 泡沫镍基底,Co-Cd-O 和 Co-Cd-Se的CV对比图;(b)Co-Cd-Se在不同扫描速度下的CV图;(c) Co-Cd-Se在不同电流密度下的充放电图;(d)Co-Cd-Se在不同电流密度下的比容量;(e) Co-Cd-Se 在2A/g下的循环性能测试;(f) Co-Cd-Se的柔性测试。
在1、5、10、15和20A/g的电流密度下,Co-Cd-Se的比容量分别为192、170、163、146和124mAh/g (1382、1224、1174、1051和893F/g);2A/g倍率下循环1000次,容量保持为95.3%;同时,得到的电极具有较好的柔性。
图4.电池-超级电容器混合储能器件的构建和性能测试。(a) 混合储能器件原理示意图;(b-c) 混合储能装置的CV和放电图;(d-f)混合储能装置的倍率、循环和能量密度/功率密度性能;(g)混合储能器件对LED灯的实际应用测试。
总之,本工作通过设计构筑一体化电极结构,得到了一种基于Co-Cd混合硒化物纳米棒的高性能超级电容器电极材料,将其应用于电池-超级电容器混合储能体系中,展现出了高的储能特性,为基于硒化物的高性能电化学能量存储提供了一种思路。
材料制备过程:
硒的水合肼溶液的制备:将0.3g的硒粉超声溶解在10 mL水合肼中,静置24小时。
Co-Cd-O前驱物的制备:1.0×10-4 M Cd(NO3)2˙4H2O,1.0×10-3 M尿素和2.0×10-4 M Co(NO3)2˙6H2O溶解在70 mL 水中,放入泡沫镍基底,150°C水热反应8小时。
Co-Cd-Se电极的制备:将Co-Cd-O电极浸入80mL去离子水中,加入800 µL硒的水合肼溶液,180°C水热反应10小时。
Zi-Bo Zhai, Ke-Jing Huang, Xu Wu, Superior Mixed Co-Cd Selenide Nanorods for High Performance Alkaline Battery-Supercapacitor Hybrid Energy Storage, Nano Energy, 2018, DOI:10.1016/j.nanoen.2018.02.059
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