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Interlayer Hydrogen-Bonded Covalent Organic Frameworks as High-Performance Supercapacitors

化学 共价键 超级电容器 氢键 电容 纳米技术 有机化学 分子 电极 物理化学 材料科学
作者
Arjun Halder,Meena Ghosh,Abdul Khayum Mohammed,Saibal Bera,Matthew A. Addicoat,Himadri Sekhar Sasmal,Suvendu Karak,Sreekumar Kurungot,Rahul Banerjee
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:140 (35): 10941-10945 被引量:377
标识
DOI:10.1021/jacs.8b06460
摘要

Covalent organic frameworks (COFs) have emerged as promising electrode materials in supercapacitors (SCs). However, their insoluble powder-like nature, poor capacitive performance in pristine form, integrated with inferior electrochemical stability is a primary concern for their long-term use in electrochemical devices. Keeping this in perspective, herein we report a redox active and hydrogen bonded COF with ultrahigh stability in conc. H2SO4 (18 M), conc. HCl (12 M) and NaOH (9 M). The as-synthesized COF fabricated as thin sheets were efficiently employed as a free-standing supercapacitor electrode material using 3 M aq. H2SO4 as an electrolyte. Moreover, the pristine COF sheet showcased outstanding areal capacitance 1600 mF cm-2 (gravimetric 169 F g-1) and excellent cyclic stability (>100 000) without compromising its capacitive performance or Coulombic efficiency. Moreover, as a proof-of-concept, a solid-state supercapacitor device was also assembled and subsequently tested.
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