Sequential crystallization of sea urchin-like bimetallic (Ni, Co) carbonate hydroxide and its morphology conserved conversion to porous NiCo2O4 spinel for pseudocapacitors

假电容器 材料科学 化学工程 氢氧化物 双金属片 成核 结晶 无机化学 化学 电化学 冶金 有机化学 超级电容器 物理化学 工程类 电极 金属
作者
Junwu Xiao,Shihe Yang
出处
期刊:RSC Advances [The Royal Society of Chemistry]
卷期号:1 (4): 588-588 被引量:283
标识
DOI:10.1039/c1ra00342a
摘要

We report kinetic control over and mechanistic studies on the formation of sea urchin-like, bimetallic (Ni, Co) carbonate hydroxidevia a sequential crystallization process, which was facilely converted to porous NiCo2O4 spinel with a conserved morphology, an excellent candidate material for pseudocapacitors. The formation of bimetallic carbonate hydroxide was found to start with the nucleation of monometallic nickel carbonate hydroxide evolving into flower-like microspheres. This was followed by the nucleation and growth of the bimetallic carbonate hydroxide nanorods from and on the nanoplates in the flower-like microspheres by localized dissolution-recrystallization, leading finally to the sea urchin structure. After calcination, a morphology conserved NiCo2O4 spinel nanostructure was formed, which uniquely comprises hierarchical, interconnected pores with high specific surface areas suitable for fast electron and electrolyte transport. This, in tandem with the rich redox reactions of nickel cobaltite spinel and their at least two orders of magnitude higher electric conductivity than those of nickel oxides and cobalt oxides alone, renders the novel nanostructures ideal candidates for pseudocapacitors. Indeed, the porous NiCo2O4 nanostructure with a specific surface area of up to 198.9 m2 g−1 has exhibited higher specific capacitances (658 F g−1 at 1 A g−1) than the monometallic cobalt oxides (60 F/g at 1 A g−1) and nickel oxides (194 F g−1 at 1 A g−) with similar porous nanostructures. Significantly, even at a high current density of 10 A g−1, the pseudocapacitor made of NiCo2O4 porous materials retained high specific capacitances of 530 F g−1 with excellent cycling stability. In all, the simple, scalable syntheses and the excellent supercapacitor performance reported here portend large scale applications of these novel materials in energy storage.
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