Effect of Co3O4 on the structure and electrochemical performance of IrO2-Co3O4/Ti electrodes by first-principles calculations and experimental

材料科学 电化学 微观结构 超级电容器 电极 电容 无定形固体 氧化钴 复合数 结晶 化学工程 氧化物 复合材料 物理化学 冶金 结晶学 化学 工程类
作者
Xinli Wei,Tianfeng Ye,Yanqun Shao,Shanfeng Huang,Jinjin Wang,Guoyong Li,Huixuan Wu,Kongfa Chen
出处
期刊:Materials today communications [Elsevier BV]
卷期号:31: 103234-103234
标识
DOI:10.1016/j.mtcomm.2022.103234
摘要

The electrode materials have a decisive effect on the performance of supercapacitors. IrO 2 -Co 3 O 4 /Ti composite material was prepared by a thermal decomposition method. The first-principles calculation was used to study the effect of Co content on the electronic structure of IrO 2 -Co 3 O 4 . The influence of the Co 3 O 4 content on the microstructure and electrochemical performance of the electrode was analyzed in detail. First-principles calculation revealed that the coating with the 50% mol Co 3 O 4 was in a full conductive structure, and the density of states of the composite oxide with excessive content of Co 3 O 4 would shift to a higher energy level and generate a band gap. Co doping could inhibit the crystallization of IrO 2 . The 50%IrO 2 -50%Co 3 O 4 /Ti electrode exhibited the most obvious coexistence of crystalline and amorphous phases. Besides, the addition of Co 3 O 4 changed the microstructure to a ring-shaped branched structure, which effectively increased the specific surface area and total pore volumes of the coating. The electrode with the 50% Co 3 O 4 had the maximum capacitance value of 979.6 F/g and maintained 90% of its initial capacitance even after 20,000 cycles of constant charge-discharge cycles, which was an ideal electrode material for supercapacitors. The results from first-principles calculation and the experiments were in consistency.

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