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J. Alloys Compd.:在电纺碳纳米纤维表面直接生长MoS2分层纳米花,用作高性能超级电容器电极材料
2020/11/9 13:22:31 admin

DOI:10.1016/j.jallcom.2020.157771

MoS2具有较高的本征离子导电性和理论容量,是储能电极的重要组成部分。在本研究中,成功制备了与一维碳纳米纤维(CNFs)相互连接的MoS2层,为稳定的电荷转移动力学提供了一个三维导电网络。MoS2纳米片通过简单的水热过程粘附在一起形成微花。此外,纳米片可以直接生长在电纺CNFs上。其结构、功能和形态特征表明纳米复合材料的成功制备。而且,通过BET分析确定了该复合材料的表面积,并对其作为超级电容器电极进行了电化学研究。沉积在石墨片(1×1 cm2)上的纳米复合材料在1 A g-1的较低电流密度下显示出903.9 F g-1的高容量,即使在5000次充放电循环后也能保持94%的效率。在1M KCl电解液中以0.8V(-0.4至+0.4V)的电势范围检验了此过程。上述结果证实了所制备的纳米复合材料可用于具有良好循环性能的高电容超级电容器电极。

 

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图1.(a)MoS2和MoS2/CNF纳米复合材料的XRD图,(b)MoS2和MoS2/CNF纳米复合材料的FTIR光谱,(c&d)MoS2和MoS2/CNF的N2吸附-解吸等温线和BJH曲线。


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图2.(a和b)MoS2纳米花的FESEM图像,(c和d)不同放大倍数的MoS2/CNF,这证实了水热合成的MoS2纳米片粘附在一起形成了MoS2纳米花,并且被封装在CNFs表面上。(e&f)MoS2和MoS2/CNF的EDAX光谱证实了元素Mo、S和C的组成。


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图3.(a-c)MoS2/CNF的不同放大倍率TEM图像,证实了MoS2纳米片在CNFs表面上呈分层排列,(d)MoS2/CNF的SAED图谱和(e-g)MoS2/CNF的元素映射,从中可以观察到均匀分布的Mo、S和C。


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图4.(a)MoS2/CNF的XPS全扫描光谱,(b)Mo3d,(c)S2s和(d)C1s的高分辨率反褶积光谱。


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图5.(a)在1M的不同电解质(KOH,KCl,Na2SO4,NaCl和NaOH)中的CV,扫描速率为100 mV s-1,(b)裸石墨片、MoS2和MoS2/CNF的比较CV曲线,(c&d)使用1M KCl作为电解质,扫描速率为10至1000 mV s-1,电位范围为-0.4至0.4V,循环伏安积分面积增加时,MoS2和MoS2/CNF涂覆石墨片的循环伏安图。


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图6.(a和b)在不同的电流密度(1、1.5、2、2.5和3 A g-1)下MoS2和MoS2/CNF的对称GCD曲线,(c)电流密度为1 A g-1时,MoS2和MoS2/CNF的比较GCD图显示出376和903.9 F g-1的比电容,(d)纯MoS2和MoS2/CNF的比电容与电流密度之间的关系。


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图7.(a)K+和Cl-离子扩散到电极/电解质界面处MoS2/CNF的可用孔中的示意图,(b)MoS2/CNF在1 A g-1下循环5000次的稳定性,插入图显示前10个循环和最后10个循环的GCD。(c)在0.01Hz至100kHz频率范围内记录的MoS2和MoS2/CNF的阻抗谱。


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