Integrated carbon nanosheet frameworks inlaid with nickel phosphide nanoparticles by substrate-free chemical blowing and phosphorization for aqueous asymmetric supercapacitor
Integrated carbon nanosheet frameworks inlaid with nickel phosphide nanoparticles by substrate-free chemical blowing and phosphorization for aqueous asymmetric supercapacitor
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无基材化学发泡和磷化镶嵌磷化镍纳米颗粒的集成碳纳米片框架用于水性不对称超级电容器
DOI：
10.1016/j.jallcom.2019.04.301
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发表时间：
2019-08
影响因子：
6.2
通讯作者：
Lei Ziqiang
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Peng Hui;Zhou Jiezi;Chen Zhiyuan;Zhao Rui;Liang Jing;Wang Fei;Ma Guofu;Lei Ziqiang
本文采用硝酸镍辅助聚合物（明胶）、原位无基底化学吹热裂解和随后低温磷化的方法制备了磷化镍纳米颗粒自镶嵌碳纳米片骨架（Ni 2 P-CNFs）。在Ni 2 P-CNFs结构中CNFs的存在不仅可以提供快速的导电通道，而且还可以防止Ni 2 P纳米颗粒的聚集，这导致反应位点的最大利用。因此，用作超级电容器的正极的所制造的Ni 2 P-CNF显示出在0.5A g-1的电流密度下145 mAh g-1的高比容量，随着电流密度增加20倍，具有70%容量保持率的优异倍率性能。为了突出，组装了基于正Ni 2 P-CNFs电极和负CNFs电极的新型水性不对称超级电容器，实现了1.65 V的大工作电压、在413 W kg-1的功率密度下42 Wh kg-1的高能量密度以及在6000次循环后具有88%容量保持率的出色循环稳定性。这项研究提供了一个自上而下的策略，设计集成和强大的金属自装饰的多孔碳纳米材料，这可能会激发进一步发展的电化学能量存储和转换应用。
Herein, a nickel nitrate-assisted polymer (gelatin), in situ substrate-free chemical blowing pyrolysis and subsequent low-temperature phosphorization method are used to prepare nickel phosphide nanoparticle self-inlaid carbon nanosheet frameworks (Ni2P-CNFs). The presence of CNFs in the Ni2P-CNFs structure can not only provide fast electrically conductive channels but also prevents the aggregation of the Ni2P nanoparticles, which results in maximum utilization of the reactive sites. Therefore, the as-fabricated Ni2P-CNFs used as a positive electrode for the supercapacitor shows a high specific capacity of 145 mAh g−1at a current density of 0.5 A g−1, an excellent rate capability with 70% capacity retention as the current density increases in 20 times. To highlight, a novel aqueous asymmetric supercapacitor based on a positive Ni2P-CNFs electrode and a negative CNFs electrode is assembled, achieving a large operating voltage of 1.65 V, high energy density of 42 Wh kg−1at a power density of 413 W kg−1, and outstanding cycling stability with 88% capacity retention after 6000 cycles. This study provides a top-down strategy for designing integrated and robust metallic self-decorated porous carbon nanomaterials, which may inspire further development for electrochemical energy storage and conversion applications.
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