博文
类外延生长异质结：提升超电能量密度
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NiSe2 /Ni(OH)2 Heterojunction Composite through Epitaxial‑like Strategy as High‑Rate Battery‑Type Electrode Material
内容简介 构建异质结是提升电极材料电化学性能的有效策略。中国石油大学孙道峰教授团队以八面体硒化镍纳米晶为前驱体，利用类外延生长方法衍生得到了硒化镍/氢氧化镍异质结材料。 这种复合材料具有以下优点：(1)复合材料中的异质结能够明显改善其导电性与电子输运能力；(2)增大的比表面积与孔隙率能够有益于电解质离子的扩散与传输；(3)硒化镍的八面体结构使材料具有良好的电化学稳定性，氢氧化镍纳米片使材料具有较高的电容。 II NiSe2‑(100)/Ni(OH)2‑(110)异质结构分析 如图所示，通过XRD、XPS、EDX、N2吸附-脱附对材料进行了结构表征。XRD谱图证明了NiSe2/Ni(OH)2复合材料的成功制备，可以明显看出Ni(OH)2 (110)晶面的优先生长，与TEM结论匹配；XPS谱图观察到了Ni-Se键到Ni-O键的转换与Se 3d的逐渐消失；EDX谱图表面复合材料中Ni、O、Se的含量分别为33.89%、19.40%、46.71%；N2吸附-脱附曲线表明了NiSe2/Ni(OH)2复合材料具有高的比表面积和孔隙率。 图3.(a)XRD谱图；(b-c)Ni2p与Se 3d的XPS谱图；(d)EDX；(e)氮气吸附-脱附曲线；(f)孔径结构分布曲线。 IV 三电极体系下电化学性能测试 NiSe2/Ni(OH)2显示出了优异的电化学性能，其比容量达到909 C/g (1 A/g)。特别是其倍率性能，20 A/g时仍然有597 C/g。其优异性能主要源于以下几点：(1)Ni(OH)2的孔道结构利于电解质离子的快速迁移；(2)NiSe2八面体的良好导电性促进了电子传输，其机械强度赋予了材料良好的循环稳定性；(3)NiSe2/Ni(OH)2的异质结提供了高电化学活性的Ni(OH)2与高导电性的NiSe2间的快速电子传输通道。 图4.(a)CV曲线；(b)GCD曲线；(d)EDX；(c)不同电流密度下电容；(d)循环稳定性测试；(e)I-V测试曲线；(f)EIS曲线。 V 组装的NiSe2/Ni(OH)2‑2h//PPD‑rGO超级电容器 以将 NiSe2/Ni(OH)2-2h为正极，PPD-rGO 负极，组装了非对称超级电容器。在906 W/Kg的功率密度下，具有76.1 Wh/Kg的高能量密度，并且，在循环充放电8000次以后，其仍然能保持82%的初始容量。除此以外，组装的非对称超级电容器可以电量LED小灯或驱动两个小风扇，表明其实用性。 图5.(a)组装的非对称电容器；(b)CV曲线；(c)GCD曲线；(d)不同电流密度下电容与库伦效率；(e)Ragone图；(f)循环稳定性测试。 徐奔 本文通讯作者 中国石油大学(华东) 讲师 功能多孔材料的制备及在电化学储能方面的应用，主要包括过渡金属基电池型电极、柔性自支撑电极、非对称电容器等。 ▍主要研究成果 近三年在Angew.Chem. Int. Ed., ACSnano, Small, ACS Appl. Mater & Interface, Nanoscale等高影响力杂志发表文章10余篇。主持或参与国家自然科学基金或省部级项目3项。 孙道峰 本文通讯作者 中国石油大学(华东) 教授 1. 晶态多孔材料设计合成及结构调控；2. 高选择性气体吸附剂和分离膜；3. 能源转化与存储材料。 主持国家自然科学基金及省部级项目十余项，迄今在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Sci.、Chem. Sci.等国际知名期刊上发表SCI论文80余篇，连续四年(2015-2018)入选爱思唯尔中国高被引学者榜单，入选教育部新世纪优秀人才支持计划，山东省“泰山学者”特聘教授，青岛市青年科技奖，山东省青年科技奖，山东省高等学校优秀成果一等奖。 撰稿：原文作者 编辑：《纳微快报》编辑部 E-mail：editorial_office@nmletters.org
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