具有优异氢氧根亲和力的CoCo2O4@NiMn2O4异质结拓宽水系高能量密度超级电容器电压窗口

本文推荐一种通过微波辅助水热法制备的CoCo2O4@NiMn2O4异质结材料，其具有显著氢氧根亲和性（OH?吸附能达-3.05 eV），可有效抑制水分解反应，将电压窗口拓宽至1.2 V，并实现2065.2C g?1的高比容量。组装的非对称超级电容器（ASC）展现出66.3 Wh kg?1的能量密度和超长循环寿命，为过渡金属氧化物（TMOs）的异质界面工程提供了新思路。

　　

亮点

探索无水分解释放的宽电压窗口过渡金属氧化物（TMOs）是高性能超级电容器实际应用的关键挑战。本研究通过微波辅助水热法构建了具有强氢氧根亲和性的梯度CoCo₂O₄@NiMn₂O₄异质结构。

实验结果与讨论

图2a显示制备的CCO样品呈现致密多孔的针状纳米线形貌。透射电镜（TEM）图像（图2b）证实其纳米颗粒组成的粗糙多孔结构，有利于后续复合组分的附着生长。清晰的晶格条纹（图2c）显示0.247、0.205和0.145 nm的晶面间距，分别对应CoCo₂O₄的（311）、（400）和（440）晶面。

结论

CoCo₂O₄@NiMn₂O₄异质结阵列通过梯度异质结构减小带隙、提高载流子密度，并显著增强氢氧根亲和性（OH^?吸附能-3.05 eV）。这种卓越的亲水性不仅改善电解质可及性，还大幅提升析氧（OER）和析氢（HER）过电位，从而有效抑制水分解反应。