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?哈工大Adv. Sci.: 離子液體輔助制備CoSe2-NiSe2異質(zhì)結(jié)并用于高效析氫和柔性超級電容

合理設(shè)計催化劑的空間結(jié)構(gòu)對于通過暴露催化活性中心和增加比表面積來提高催化性能至關(guān)重要。近日，哈爾濱工業(yè)大學張嘉恒和朱振業(yè)等通過控制合成過程中離子液體的體積，對CoNi金屬-有機骨架(MOF)的雜原子摻雜和形貌進行了調(diào)控，隨后經(jīng)過硒化處理后形成N、P和F三摻雜碳(NPFC)包裹的CoSe₂-NiSe₂異質(zhì)結(jié)構(gòu)(CoSe₂-NiSe₂/NPFC)。

所制備的CoSe₂-NiSe₂/NPFC具有許多優(yōu)點：首先，與未添加離子液體的片狀中空結(jié)構(gòu)相比，立方多孔狀CoSe₂-NiSe₂/NPFC比表面積增加了近400%；其次，從離子液體中引入N、P和F摻雜物，導致碳材料中暴露更多的活性位點并增強了電負性，從而提高了CoSe₂-NiSe₂/NPFC收集質(zhì)子的能力；最后，CoSe₂-NiSe₂異質(zhì)結(jié)界面上的電荷轉(zhuǎn)移影響了各組分的電子分布和電子結(jié)構(gòu)，從而改善了HER和超級電容器的性能。

此外，研究人員使用同步輻射來比較CoSe₂-NiSe₂/NPFC、CoSe₂/NPFC和NiSe₂/NPFC中的Ni k邊和Co k邊，以揭示電荷轉(zhuǎn)移途徑。同時，密度泛函理論(DFT)計算驗證了CoSe₂-NiSe₂/NPFC中的異質(zhì)結(jié)和N、P和F三摻雜碳對電子結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)作用，由此產(chǎn)生的OH*/H*吸附降低了能壘提高了HER和超級電容性能。

因此，CoSe₂-NiSe₂/NPFC在酸性和堿性溶液中均表現(xiàn)出優(yōu)異的HER活性，其在10 mA cm^?2電流密度下的過電位分別為57 mV和86 mV。同時，CoSe₂-NiSe₂/NPFC作為陰極材料在柔性固態(tài)超級電容器中表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，在15.9 kW kg^?1的極高功率密度下，其能量密度為55.7 Wh kg^?1；其在1.0 A g^?1的電流密度下也表現(xiàn)出持續(xù)更長的放電時間(比容量: 649.5 C g^?1)。

綜上，這種材料的設(shè)計為利用離子液體調(diào)制金屬氧化物膜的形貌，以及從金屬氧化物膜中衍生異質(zhì)結(jié)和雜原子摻雜碳提供了新的思路。

Ionic Liquid Meets MOF: A Facile Method to Optimize the Structure of CoSe₂-NiSe₂ Heterojunctions with N, P, and F Triple-Doped Carbon Using Ionic Liquid for Efficient Hydrogen Evolution and Flexible Supercapacitors. Advanced Science, 2023. DOI: 10.1002/advs.202206029

原創(chuàng)文章，作者：Gloria，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/12/238c562e79/

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