Defect engineering induced heterostructure of Zn-birnessite@spinel ZnMn2O4 nanocrystal for flexible asymmetric supercapacitor

异质结 材料科学 超级电容器 纳米晶 氧化还原 电化学 双锰矿 化学工程 尖晶石 阳极 电容 纳米技术 电极 氧化物 化学 光电子学 冶金 物理化学 工程类 氧化锰
作者
Lulu Lyu,Chae Won Kim,Kwang‐dong Seong,Jeongmin Kang,Shude Liu,Yusuke Yamauchi,Yuanzhe Piao
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:430: 133115-133115 被引量:44
标识
DOI:10.1016/j.cej.2021.133115
摘要

Defect engineering holds great promise to boost surface charge redox chemistry of pseudocapacitive materials. However, their innovative development on the heterogeneous structure is still lacking. Herein, defect-rich heterogeneous Zn-birnessite [email protected] ZnMn2O4 nanocrystal composites are designed via an in situ chemical reduction route at a low temperature. We explore the formation mechanism that the generated oxygen vacancy (Vo) in the Zn-birnessite triggers Mn cation migration, leading to birnessite-to-spinel phase transition. The defect-rich heterostructure supplies rich Mn2+/3+/4+ redox couples, multiple electrochemically active sites, and shortened ion-transport pathways. Moreover, the bandgap of the heterostructure is reduced from 1.54 eV to 1.06 eV after introducing Vo, which promotes electron transport and thus bolsters fast redox reaction kinetics. Accordingly, the heterostructure delivers a large areal capacitance of 1903 mF cm−2 at 3 mA cm−2 at a wide potential window of 1.2 V, high rate performance, and long cycle life (93.7% capacitance retention over 16,000 cycles). An asymmetric supercapacitor employing the heterostructure as a cathode and vanadium oxide as an anode exhibits a high voltage of 2.4 V, and possesses a maximum energy density of 6.24 mWh cm−3. This research offers a promising avenue to tailor the electrochemical reactivity of heterostructures through defect engineering.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
cis2014发布了新的文献求助10
刚刚
1秒前
蜘蛛侠完成签到,获得积分10
2秒前
小二郎应助端庄的小文采纳,获得10
2秒前
2秒前
荷叶边边头完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
GGBOND完成签到,获得积分10
3秒前
happiness发布了新的文献求助10
3秒前
5秒前
danli完成签到,获得积分10
5秒前
科研通AI2S应助霸气咖啡豆采纳,获得10
5秒前
雪白的冬日完成签到,获得积分10
5秒前
AteeqBaloch发布了新的文献求助10
6秒前
sayso发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
7秒前
8秒前
NFF发布了新的文献求助10
8秒前
蜘蛛侠发布了新的文献求助10
9秒前
yh发布了新的文献求助10
9秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
9秒前
猪猪hero应助琳琅采纳,获得10
9秒前
小范完成签到 ,获得积分10
10秒前
10秒前
xc完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
日立天上发布了新的文献求助10
12秒前
斯人完成签到 ,获得积分10
13秒前
细腻黄豆完成签到 ,获得积分10
13秒前
000发布了新的文献求助10
14秒前
ay完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
木子发布了新的文献求助10
15秒前
Darling完成签到 ,获得积分10
16秒前
yuanyuan发布了新的文献求助10
16秒前
前景完成签到 ,获得积分10
17秒前
17秒前
hai完成签到,获得积分10
17秒前
18秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Agriculture and Food Systems Third Edition 2000
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 临床微生物学程序手册,多卷,第5版 2000
King Tyrant 720
Principles of Plasma Discharges and Materials Processing, 3rd Edition 400
The Synthesis of Simplified Analogues of Crambescin B Carboxylic Acid and Their Inhibitory Activity of Voltage-Gated Sodium Channels: New Aspects of Structure–Activity Relationships 400
El poder y la palabra: prensa y poder político en las dictaduras : el régimen de Franco ante la prensa y el periodismo 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5598595
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4684033
关于积分的说明 14833389
捐赠科研通 4664115
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2537300
邀请新用户注册赠送积分活动 1504886
关于科研通互助平台的介绍 1470591