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Porous g-C3N4 and MXene Dual-Confined FeOOH Quantum Dots for Superior Energy Storage in an Ionic Liquid.
Advanced Science ( IF 14.3 ) Pub Date : 2019-11-27 , DOI: 10.1002/advs.201901975 Minjie Shi 1 , Peng Xiao 2 , Junwei Lang 3 , Chao Yan 1 , Xingbin Yan 3
Advanced Science ( IF 14.3 ) Pub Date : 2019-11-27 , DOI: 10.1002/advs.201901975 Minjie Shi 1 , Peng Xiao 2 , Junwei Lang 3 , Chao Yan 1 , Xingbin Yan 3
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Owing to their unique nanosize effect and surface effect, pseudocapacitive quantum dots (QDs) hold considerable potential for high-efficiency supercapacitors (SCs). However, their pseudocapacitive behavior is exploited in aqueous electrolytes with narrow potential windows, thereby leading to a low energy density of the SCs. Here, a film electrode based on dual-confined FeOOH QDs (FQDs) with superior pseudocapacitive behavior in a high-voltage ionic liquid (IL) electrolyte is put forward. In such a film electrode, FQDs are steadily dual-confined in a 2D heterogeneous nanospace supported by graphite carbon nitride (g-C3N4) and Ti-MXene (Ti3C2). Probing of potential-driven ion accumulation elucidates that strong adsorption occurs between the IL cation and the electrode surface with abundant active sites, providing sufficient redox reaction of FQDs in the film electrode. Furthermore, porous g-C3N4 and conductive Ti3C2 act as ion-accessible channels and charge-transfer pathways, respectively, endowing the FQDs-based film electrode with favorable electrochemical kinetics in the IL electrolyte. A high-voltage flexible SC (FSC) based on an ionogel electrolyte is fabricated, exhibiting a high energy density (77.12 mWh cm-3), a high power density, a remarkable rate capability, and long-term durability. Such an FSC can also be charged by harvesting sustainable energy and can effectively power various wearable and portable electronics.
中文翻译：
多孔 g-C3N4 和 MXene 双限制 FeOOH 量子点，可在离子液体中实现卓越的能量存储。
由于其独特的纳米效应和表面效应，赝电容量子点（QD）在高效超级电容器（SC）方面具有巨大的潜力。然而，它们的赝电容行为是在具有窄电位窗口的水电解质中利用的，从而导致SCs的能量密度较低。在此，提出了一种基于双约束 FeOOH QD（FQD）的薄膜电极，在高压离子液体（IL）电解质中具有优异的赝电容行为。在这种薄膜电极中，FQD 被稳定地双重限制在由石墨氮化碳 (g-C3N4) 和 Ti-MXene (Ti3C2) 支持的二维异质纳米空间中。对电势驱动离子积累的探测表明，IL 阳离子和具有丰富活性位点的电极表面之间发生强烈吸附，为薄膜电极中的 FQD 提供了充分的氧化还原反应。此外，多孔 g-C3N4 和导电 Ti3C2 分别充当离子可及通道和电荷转移路径，赋予基于 FQDs 的薄膜电极在 IL 电解质中具有良好的电化学动力学。制备了一种基于离子凝胶电解质的高压柔性SC（FSC），具有高能量密度（77.12 mWh cm-3）、高功率密度、卓越的倍率性能和长期耐用性。这种 FSC 还可以通过收集可持续能源进行充电，并可以有效地为各种可穿戴和便携式电子产品供电。
更新日期：2019-11-28
中文翻译：
多孔 g-C3N4 和 MXene 双限制 FeOOH 量子点，可在离子液体中实现卓越的能量存储。
由于其独特的纳米效应和表面效应，赝电容量子点（QD）在高效超级电容器（SC）方面具有巨大的潜力。然而，它们的赝电容行为是在具有窄电位窗口的水电解质中利用的，从而导致SCs的能量密度较低。在此，提出了一种基于双约束 FeOOH QD（FQD）的薄膜电极，在高压离子液体（IL）电解质中具有优异的赝电容行为。在这种薄膜电极中，FQD 被稳定地双重限制在由石墨氮化碳 (g-C3N4) 和 Ti-MXene (Ti3C2) 支持的二维异质纳米空间中。对电势驱动离子积累的探测表明，IL 阳离子和具有丰富活性位点的电极表面之间发生强烈吸附，为薄膜电极中的 FQD 提供了充分的氧化还原反应。此外，多孔 g-C3N4 和导电 Ti3C2 分别充当离子可及通道和电荷转移路径，赋予基于 FQDs 的薄膜电极在 IL 电解质中具有良好的电化学动力学。制备了一种基于离子凝胶电解质的高压柔性SC（FSC），具有高能量密度（77.12 mWh cm-3）、高功率密度、卓越的倍率性能和长期耐用性。这种 FSC 还可以通过收集可持续能源进行充电，并可以有效地为各种可穿戴和便携式电子产品供电。
京公网安备 11010802027423号