钴氧化物插层石墨相氮化碳-聚苯胺杂化结构在高性能超级电容器中的应用研究

本文报道了一种通过水热法结合原位氧化聚合法合成的g-C3N4/Co3O4/PANI（石墨相氮化碳/钴氧化物/聚苯胺）三元纳米复合材料。该材料通过协同效应整合了Co3O4的赝电容贡献、PANI的导电通路和g-C3N4的稳定作用，展现出1152 F g?1的比电容和93%的循环稳定性，其组装的非对称超级电容器能量/功率密度达59.1 Wh kg?1/2693 W kg?1，为新一代储能系统提供了创新解决方案。

　　

Highlight

本研究通过水热-原位聚合双步法构建了g-C₃N₄/Co₃O₄/PANI三元纳米复合材料，其多孔结构巧妙融合了Co₃O₄的氧化还原活性、PANI的导电网络和g-C₃N₄的机械支撑，形成"三明治"式协同增强体系。

X射线衍射分析(XRD)

XRD图谱显示，g-C₃N₄在13.2°和27.4°的特征峰证实了其层状结构，而Co₃O₄的尖晶石相衍射峰（如31.3°对应<220>晶面）在复合后仍保持完整。特别值得注意的是，三元复合材料中PANI的宽化衍射峰与g-C₃N₄的(002)峰发生位移，这暗示了π-π共轭作用诱导的分子层面紧密堆叠。

结论

该工作成功实现了三种功能材料的"优势基因"组合：g-C₃N₄如同"纳米脚手架"防止活性物质团聚，Co₃O₄纳米颗粒作为"电子仓库"提供丰富氧化还原位点，而PANI则扮演"分子导线"加速电荷传输。这种"三位一体"的设计策略为开发兼具高能量密度和功率密度的超级电容器电极提供了新范式。