Nickel-iron sulfide nanoparticles supported on biomass-derived N-doped hierarchical porous carbon as a robust electrode for supercapacitors

超级电容器 材料科学 硫化镍 碳纤维 纳米颗粒 硫化物 电容 化学工程 电化学 电极 纳米技术 复合数 复合材料 化学 冶金 物理化学 工程类
作者
Haodong Sun,Lulu Zheng,Yaru Xi,Shangru Zhai,Qingda An,Zuoyi Xiao
出处
期刊:Electrochimica Acta [Elsevier]
卷期号:466: 143053-143053 被引量:26
标识
DOI:10.1016/j.electacta.2023.143053
摘要

Biomass-based carbon electrode material with hierarchical porous structure is considered as a promising candidate for supercapacitor applications, which could enhance the electron transfer and shorten the ion diffusion pathways. However, the low energy density of carbon-based materials seriously affects their wide applications. Herein, 3D N-doped hierarchical porous carbon coupled with nickel-iron sulfide nanoparticles (Fe5Ni4S8/FeS@N-HPC) is fabricated by a simple pyrolysis process. The 3D N-doped interconnected porous structure with large specific surface area provides more channels for ion transport and electron transfer. The nickel-iron sulfide nanoparticles in the porous carbon offer numerous sites for reduction and oxidation occurring to improve the charge storage for supercapacitors. Consequently, the synthesized Fe5Ni4S8/FeS@N-HPC electrode exhibits excellent electrochemical properties. The optimized Fe5Ni4S8/FeS@N-HPC composite fabricated under 800 °C displays an excellent capacitance of 2812.4 F g−1 (734.56 C g−1) at a current density of 0.5 A g−1. Beside, the Fe5Ni4S8/FeS@N-HPC-800//active carbon asymmetric supercapacitor shows an energy density of 76.8 W h kg−1 at a power density of 395.03 W kg−1 and superior cycling stability of 93.24% over 10,000 charge-discharge cycles. Our work presents a novel approach to the construction of high-performance electrode materials for supercapacitors.
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