青岛大学Jiangtao Xu和刘敬权–超级电容器用导电分子修饰还原氧化石墨烯上的Cu2S/MoS2纳米球

MoS₂具有吸引人的二维(2D)片状结构，为双层电荷存储提供了大的表面积和高的固有快速离子电导率;因此，它是一种很有前途的电极材料。然而，二维材料往往存在容易堆积的问题，这大大削弱了材料的固有优势。将MoS₂设计成具有大比表面积的花朵形态，并与石墨烯结合，是解决MoS₂纳米片堆积缺陷的可行方法。导电分子(CM)的苯基与芘基形成33.2°的夹角，用于斜支撑石墨烯层，获得比表面积更大的石墨烯化合物。然后在改性材料表面生成Cu₂S/MoS₂纳米球，提供Cu₂S/MoS₂@CM@rGO。在这里，设计并构建了Cu₂S/MoS₂@CM@rGO复合材料作为电池型超级电容器的电极材料。用Cu2S/MoS2@CM@rGO与AC(活性炭)组装的ASC器件在36.9 Wh kg-1能量密度下的功率密度为981.8 W kg^-1。值得注意的是，当两个固态ASCs串联在一起时，一个小灯泡可以保持3分钟的亮度，这表明Cu2S/MoS2@CM@rGO在储能方面具有很高的潜力。

图1. Cu₂S/MoS₂@CM@rGO制备原理图。

图2. (a)不同放大倍数下Cu₂O和(b, c) Cu₂S/MoS₂@CM@rGO的SEM图像。(d, e, f) Cu₂O和Cu₂S/MoS₂@CM@rGO的TEM图像(g, h) HRTEM图像和(i) Cu₂S/MoS₂@CM@rGO的SAED图像。

图3. (a) Cu₂S/MoS₂@CM@rGO、Cu₂S@CM@rGO和Cu₂S/MoS2@rGO的XRD图像。(b) Cu₂S/MoS₂@CM@rGO、Cu₂S@CM@rGO和Cu₂S/MoS2@rGO的FT-IR光谱。(c) Cu₂S/MoS₂@rGO和Cu₂S/MoS₂@CM@rGO的拉曼光谱。(d, e) Cu₂S/MoS₂@CM@rGO和Cu₂S/MoS₂@rGO的N₂吸附-解吸曲线及孔径分布。(f) Cu₂S/MoS₂@CM@rGO的EDS谱。

图4. (a) Cu₂S/MoS₂@CM@rGO的XPS测量谱，(b-f) Cu₂S/MoS₂@CM@rGO的C1s、S2p、Cu 2p和Mo 3d的XPS谱。

图5.(a) Cu₂S/MoS₂@CM@rGO、Cu₂S/MoS₂@rGO、Cu₂S@CM@rGO和Cu₂O@CM@rGO电极的CV曲线和(b) GCD曲线。(c) Cu₂S/MoS₂@CM@rGO电极的CV曲线和(d) GCD曲线。(g)Cu₂S/MoS₂@CM@rGO、Cu₂S/MoS₂@rGO、Cu₂S@CM@rGO和Cu₂O@CM@rGO电极及其等效电路的Nyquist图。附图显示了拟合的EIS曲线。(h)最近报道了Cu₂S/MoS₂@CM@rGO与其他rGO基材料的比电容的比较。(i) Cu₂S/MoS₂@CM@rGO电极循环性能。

图6.以下电极(a) Cu₂S/MoS₂@CM@rGO， (b) Cu₂S/MoS₂@rGO， (c) Cu₂S@CM@rGO的阴极峰log i和log v图。电容和扩散控制对(d) Cu₂S/MoS₂@CM@rGO，(e) Cu₂S/MoS₂@rGO和(f) Cu₂S@CM@rGO电极在20 mV s^-1下电荷存储的贡献。不同扫描速率下电极(g) Cu₂S/MoS₂@CM@rGO， (h) Cu₂S/MoS₂@rGO，(i) Cu₂S@CM@rGO的电容贡献和扩散控制贡献。

图7.以下电极(a) Cu₂S/MoS₂@CM@rGO， (b) Cu₂S/MoS₂@rGO， (c) Cu₂S@CM@rGO的阴极峰log i和log v图。电容和扩散控制对(d) Cu₂S/MoS₂@CM@rGO， (e) Cu₂S/MoS₂@rGO和(f) Cu₂S@CM@rGO电极在20 mV s^-1下电荷存储的贡献。不同扫描速率下电极(g) Cu₂S/MoS₂@CM@rGO， (h) Cu₂S/MoS₂@rGO， (i) Cu₂S@CM@rGO的电容贡献和扩散控制贡献。

相关研究成果由青岛大学Jiangtao Xu和刘敬权课题组2024年发表在ACS Applied Nano Materials (链接：https://doi.org/10.1021/acsanm.4c02585)上。

原文：Cu2S/MoS2 Nanospheres on Conductive Molecule Modified Reduced Graphene Oxide for Supercapacitors