Controllable Metal–Organic Framework‐Derived NiCo‐Layered Double Hydroxide Nanosheets on Vertical Graphene as Mott–Schottky Heterostructure for High‐Performance Hybrid Supercapacitor

超级电容器 石墨烯 材料科学 异质结 氢氧化物 纳米技术 金属 化学工程 电极 光电子学 电化学 冶金 化学 物理化学 工程类
作者
Mingliang He,Jia Qiao,Binghua Zhou,Jie Wang,Shien Guo,Gan Jet Hong Melvin,Mingxi Wang,Hironori Ogata,Yoong Ahm Kim,Masaki Tanemura,Shuwen Wang,Humberto Terrones,Morinobu Endo,Fei Zhang,Zhipeng Wang
出处
期刊:Small structures [Wiley]
卷期号:5 (10) 被引量:14
标识
DOI:10.1002/sstr.202400207
摘要

Layered double hydroxide (LDH) is considered a highly promising electrode material for supercapacitors (SCs) due to its high theoretical specific capacitance. However, LDH powders often suffer from poor electrical conductivity, structure pulverization, slow charge transport, and insufficient active sites. Herein, a self‐supporting electrode with a Mott–Schottky heterostructure has been designed for high‐performance SCs. The electrode consists of low crystallinity NiCo‐LDH nanosheets and vertical graphene (VG) directly grown on carbon cloth. The LDH was converted from a metal–organic framework (MOF) by the sol–gel method. This self‐supporting electrode provides fast charge transfer, reducing the pulverization effect and energy barrier. The Mott–Schottky heterostructure of LDH@VG regulates electron density and enhances electron transfer, as confirmed by density functional theory calculation. The optimized LDH@VG heterostructure electrode exhibits an excellent areal capacitance of 5513.8 mF cm −2 and rate capability of 82.1%. Furthermore, the fabricated hybrid SC demonstrates excellent energy density of 404.8 μWh cm −2 at 1.6 mW cm −2 and a remarkable cycling life, with a capacitance of 92.0% after 10 000 cycles. This work not only provides a simple dip‐coating and MOF conversion method to synthesize heterojunction‐based electrodes, but also broadens the horizon for designing advanced electrode materials for SCs.
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