纳米结构CuSe-CuS复合电极材料的电化学性能增强及其在储能器件中的应用研究

本文推荐：作者采用自制化学气相沉积(H-M CVD)技术，在镍泡沫上制备了无粘结剂纳米结构铜硒化物-铜硫化物(CuSe-CuS)电极材料(EMs)。该材料具有81.53 m2/g的比表面积和12.82 nm的孔径，展现出4278 F/g的超高比电容、105 Wh/kg的能量密度和92.8%的万次循环容量保持率。研究揭示了能量通量调控对材料物理化学性能的改善机制，为高性能储能器件(SCs/LiBs)开发提供了新思路。

　　

Highlight

材料与化学品：实验采用铜(Cu)、硫(S)、硒(Se)和镍泡沫(Ni-F)为原料，通过自制化学气相沉积(H-M CVD)技术制备CuS及CuSe/CuS电极材料(EMs)。氩气作为载气加速反应物蒸发，流量以标准立方厘米(sccm)计量。

合成工艺：通过精确控制反应温度梯度和沉积时间，在镍泡沫基底上实现CuS纳米片与CuSe纳米棒簇的原位生长，形成独特的异质结构。

物理化学表征：

X射线衍射(XRD)分析显示材料为多晶结构，通过Scherrer公式计算晶粒尺寸(CS)：CS = Kλ/(FWHM·cosθ)，同时测定微应变(ε = FWHM·cosθ/4)和位错密度(δ = 1/CS²)。场发射扫描电镜(FESEM)证实材料具有分级多孔形貌，这种结构有利于电解质离子传输。

结论：

H-M CVD技术成功制备的CuSe/CuS电极材料展现81.53 m²/g的比表面积和12.82 nm介孔孔径。X射线光电子能谱(XPS)证实材料中Ni、S、Se、Cu的摩尔比分别为100%、261%、122%、129%，这种特殊组分分布赋予材料优异的电荷存储能力。

CRediT作者贡献声明：

M. Ahsan Ali：实验设计、数据采集、论文撰写；I.A. Khan：课题指导、论文修订；A. Rasheed：数据分析、概念验证。

利益冲突声明：

作者声明不存在可能影响本研究结果的财务或个人关系。

作者背景：

Ijaz Ahmad Khan博士现任巴基斯坦费萨拉巴德政府大学物理系主任，专长于等离子体材料处理、半导体薄膜沉积及过渡金属硫族化合物研究，其团队开发的H-M CVD技术具有成本低、效率高的特点。