高效储能材料与器件课题组在超级电容器储能材料领域研究取得新进展

能源是人类赖以生存及发展的重要物质基础，近年来，全球经济的高速发展所导致的能源匮乏、环境污染等问题日益显著。在开发利用新型清洁能源的同时，亟需研究一种功率密度高、循环性能好、充放电速度快的储能器件，超级电容器作为一种绿色环保无污染的储能器件引起了人们广泛关注。

过渡金属氧化物(TMOs)因其氧化态可变、成本低、制备方便等优点而受到人们的广泛关注。尤其是因其具有高理论电容值，使得 TMOs成为了最有前途的超级电容器电极材料之一。Co₃O₄因其理论比电容高达3560 F g^-1而引起了广泛的研究兴趣。然而，Co₃O₄在实际应用中由于电子传递率低、反应过程中不可避免的团聚和体积膨胀/收缩，限制了Co₃O₄在能量、功率密度和循环寿命等方面的性能。高效储能材料与器件课题组采用不同于传统方法的两步热转化法来合成紧密排列的Co₃O₄/碳材料。通过在惰性气体中500℃下原位还原片状ZIF-67中的钴离子，并随后将金属钴纳米粒子温和氧化成Co₃O₄纳米粒子（NPs），获得了由Co₃O₄纳米粒子组成的交联纳米片结构(Co₃O₄@C-500)。这一策略有效地防止了ZIF-67纳米片直接氧化(Co@O)引起的结构坍塌和缺陷的形成。该材料在超级电容器的应用中展现出了优异的性能。

    该研究成果目前已在国际顶级期刊《Chemical Engineering Journal》（中科院一区，影响因子13.273）发表，题目为“Highly stable Co₃O₄ nanoparticles/carbon nanosheets array derived from flake-like ZIF-67 as an advanced electrode for supercapacacitor”（链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.129631），研究生舒铁为第一作者，委福祥副教授为通讯作者。