界面协同效应稳定的锌钴氮化物@镍碳酸氢氧化物异质结构用于超稳定非对称超级电容器

本文创新性地构建了三维多孔ZnCoN@Ni-CH异质结构，通过界面协同效应显著提升了非对称超级电容器(ASC)的性能。该材料中ZnCoN纳米片导电骨架与Ni-CH电活性层的耦合，实现了724.2C g?1的高比容量和94.4%的循环稳定性（20,000次），组装的ASC器件能量密度达69.3 Wh kg?1，为过渡金属氮化物(TMN)电极的氧化敏感性和稳定性难题提供了突破性解决方案。

　　

Highlight

通过多步合成策略构建的ZnCoN@Ni-CH异质结构，巧妙结合了锌钴氮化物(ZnCoN)的导电优势与镍碳酸氢氧化物(Ni-CH)的电化学活性。这种界面协同设计不仅提供了丰富的活性位点，还解决了传统过渡金属氮化物(TMN)在水系电解质中的氧化难题。

Materials

实验采用六水合硝酸锌(Zn(NO₃)₂·6H₂O)、六水合硝酸钴(Co(NO₃)₂·6H₂O)等试剂，通过电沉积-氨气退火-水热反应的三步法制备材料。碳布(CC)作为基底展现出优异的导电网络特性。

Preparation of ZnCoN

采用计时电流法在碳布上电沉积ZnCo-LDH前驱体，随后通过NH₃退火处理实现氮化转化，最终形成具有金属级导电性的多孔ZnCoN纳米片骨架。

Results and discussion

◆ 形貌表征显示Ni-CH纳米片像花瓣一样垂直生长在ZnCoN骨架上，形成分级多孔结构

◆ XPS分析证实界面处存在Zn-Co-Ni电子耦合，显著提升电荷转移效率

◆ 电化学测试显示复合电极在1 A g^?1电流密度下容量达724.2C g^?1，是单组分的2.3倍

◆ 原位Raman证实Ni-CH保护层有效抑制了ZnCoN在KOH电解液中的氧化降解

Conclusion

该研究通过精准的界面工程设计，实现了TMN基材料储能性能的突破。ZnCoN@Ni-CH异质结构不仅展现出创纪录的能量密度(69.3 Wh kg^?1)，其"核-壳"保护机制更为解决TMN材料稳定性难题提供了普适性策略。