Constructing a p-n heterojunction in 3D urchin-like CoNixSy/g-C3N4 composite microsphere for high performance asymmetric supercapacitors

材料科学 微球 超级电容器 电容 复合数 异质结 纳米技术 化学工程 电极 光电子学 复合材料 化学 工程类 物理化学
作者
Xuezhao Wang,Shijia Wang,Dangcheng Su,Shengang Xu,Shaokui Cao,Yuanhua Xiao
出处
期刊:Journal of Alloys and Compounds [Elsevier]
卷期号:902: 163784-163784 被引量:15
标识
DOI:10.1016/j.jallcom.2022.163784
摘要

A built-in electric field generated at the p-n heterojunction will enhance charge transfer at the interface, which brings a new strategy for improving electrochemical energy storage. Herein, we construct a novel p-n heterojunction in a three-dimensional (3D) urchin-like CoNi x S y /g-C 3 N 4 (3D–2D) junction microsphere based on a one-step solvothermal method. The forming built-in electric field at the heterointerface of p-type semiconductor (CoNi x S y ) and n-type semiconductor (g-C 3 N 4 ) ensure its high-efficiency charge transfer. Besides, the porous 3D urchin-like microsphere could facilitate the diffusion of electrolytes and enhance the stability and volumetric energy density. Benefiting from the synergistic advantages of the p-n heterojunction and the 3D urchin-like structure, the CoNi x S y /g-C 3 N 4 electrode displayed an ultrahigh battery-type specific capacity (1029 C g −1 ) in a three-electrode system. Furthermore, an asymmetric supercapacitor formed by positive electrode of CoNi x S y /g-C 3 N 4 and negative electrode of activated carbon (AC) obtains a high energy density of 71.9 Wh kg −1 and a retention of 72.2% after 5000 cycles. • 3D CoNi x S y /g-C 3 N 4 microsphere with a p-n heterojunction was synthesized by solvothermal method. • Built-in electric field at the heterointerface of CoNi x S y /g-C 3 N 4 ensure its high charge transfer. • The CoNi x S y /g-C 3 N 4 shows a significantly enhanced capacity of 1029 C g −1 at 1A g −1 . • Excellent energy density of 71.9 W·h kg −1 at 0. 23 kW kg −1 .

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