Construction of NiCo-Layered Double Hydroxide Microspheres from Ni-MOFs for High-Performance Asymmetric Supercapacitors

超级电容器 材料科学 氢氧化物 比表面积 电化学 电解质 蚀刻(微加工) 溶剂热合成 电容 化学工程 金属有机骨架 电极 层状双氢氧化物 纳米技术 化学 催化作用 有机化学 工程类 物理化学 图层(电子) 吸附
作者
Rajendran Ramachandran,Yangchun Lan,Zong‐Xiang Xu,Fei Wang
出处
期刊:ACS applied energy materials [American Chemical Society]
卷期号:3 (7): 6633-6643 被引量:253
标识
DOI:10.1021/acsaem.0c00790
摘要

Layered double hydroxide (LDH) materials, especially metal–organic framework (MOF)-derived LDHs, have attracted much attention in electrochemical capacitor applications. However, the construction of porous three-dimensional microsphere architectures with controlled morphology is highly demanded for high-performance supercapacitor electrodes. Thus, a simple and effective strategy is recommended to design and fabricate the well-defined layered structure of LDHs with high performance. In this study, we demonstrate the synthesis of nickel–cobalt-LDHs (NiCo-LDHs) by in-situ etching of the Ni-MOF template at different hydrolysis times. Based on the different characterization results of the sample, a formation mechanism has been proposed in terms of the proton production rate and etching process. As a result of the disparity in the layered structure and the surface area, the electrochemical behavior of the NiCo-LDHs has been altered. The sample NiCo-LDH/10 (prepared after the 10 h reaction) exhibited a high surface area and the large size of LDH sheets on microspheres, which promoted the rapid electrolyte ion transportation for supercapacitors and displayed a maximum specific capacity of 1272 C g–1 at 2 A g–1. In addition, the assembled asymmetric supercapacitor delivered a remarkable energy density of 36.1 Wh kg–1 with an outstanding cyclic stability (103.9% after 5000 cycles). This work establishes an effective strategy to synthesize a well-defined NiCo-LDH structure from the MOF template toward high-performance asymmetric supercapacitors, which could be extended to large-scale preparation of other transition metal-based LDHs from Ni-MOFs.
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