Reduced Mo-doped NiCo2O4 with rich oxygen vacancies as an advanced electrode material in supercapacitors

Chengchao Wang, Xingyue Wu, Yong Qin, Yong Kong*

近年來，過渡金屬氧化物以其可變的氧化價態(tài)，成本低廉，易于制備而引起廣泛關(guān)注。此外，鑒于過渡金屬氧化物的理論比電容較高且電活性較好，故而在儲能領(lǐng)域具有重要地位。在本工作中，課題組提出了一種雙缺陷工藝構(gòu)建富含氧空位和Mo摻雜的NiCo2O4(R-Mo-NiCo2O4)。通過NaBH4還原在NiCo2O4晶格中產(chǎn)生氧空位缺陷，在材料中產(chǎn)生更多的載流子，使更多活性物質(zhì)參與電化學(xué)氧化還原反應(yīng)過程。此外，氧空位和Mo摻雜的協(xié)同作用不僅提高了材料的導(dǎo)電性，而且豐富了氧化還原動力學(xué)。將通過氧空位和Mo摻雜雙缺陷工藝制備得到的R-Mo-NiCo2O4用做超級電容器電極，在電流密度1 A g?1下比容量高達(dá)285.8 mAh g?1，且具有較好的倍率性能及循環(huán)穩(wěn)定性。該電極材料優(yōu)異的性能可歸因于R-Mo-NiCo2O4較大的比表面積可增加其與電解質(zhì)的接觸面積，實現(xiàn)電解質(zhì)充分?jǐn)U散的同時縮短了電荷轉(zhuǎn)移的擴(kuò)散路徑；Mo元素的引入促進(jìn)了電荷轉(zhuǎn)移，提高了R-Mo-NiCo2O4的導(dǎo)電性，同時Mo元素的引入有助于形成氧空位缺陷，促進(jìn)離子在電極中的擴(kuò)散；經(jīng)NaBH4還原后，氧空位缺陷的數(shù)量可進(jìn)一步增加，提升了該電極材料的電化學(xué)性能。該成果于近日發(fā)表于化學(xué)領(lǐng)域著名期刊Chemical Communications (2022, 58, 5120–5123)。

近年來，課題組圍繞基于過渡金屬氧化物和硫化物的超級電容器電極材料開展了系統(tǒng)研究，并取得一系列成果(Chem. Commun. 2021, 57, 4019?4022; Chem. Commun. 2020, 56, 4003?4006; Chem. Commun. 2019, 55, 1738?1741)。

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