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(jià)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(chǔ)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(dòng)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(jí)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(shí)現(xiàn)電解質(zhì)充分?jǐn)U散的同時(shí)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(shí)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(jí)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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