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MOF derived hierarchical ZnNiCo-LDH on vapor solid phase grown CuxO nanowire array as high energy density asymmetric supercapacitors

超级电容器 材料科学 化学工程 电化学 纳米线 氢氧化物 储能 阳极 电极 功率密度 纳米技术 化学 物理化学 功率(物理) 量子力学 物理 工程类
作者
Milan Babu Poudel,Prakash Chandra Lohani,Debendra Acharya,Dharma Raj Kandel,Allison A. Kim,Dong Jin Yoo
出处
期刊:Journal of energy storage [Elsevier BV]
卷期号:72: 108220-108220 被引量:79
标识
DOI:10.1016/j.est.2023.108220
摘要

Construction of a high energy density electrode for supercapacitors is crucial, but balance between stable structure and efficient electron transfer is still ambiguous. In this work, a metal organic framework (MOFs) derived leaf like hierarchical ternary layered double hydroxide (ZnNiCo-LDH) was integrated with the in-situ grown copper oxide (CuxO) nanowire arrayed on Cu-foam. In the ZnNiCo-LDH/CuO-Cu, integrated two sheet-wire components could mediate the large surface electronic structure to improve intrinsic charge transport and offer more abundant electroactive sites for redox reaction. The ZnNiCo-LDH/CuO-Cu exhibited a high specific capacity of 378.10 mA h g−1 at 1 A g−1, remarkable rate capability and outstanding cyclic stability, superior to CuO-Cu. The admirable electrochemical performance of the ZnNiCo-LDH/CuO-Cu can be attributed to the distinctive CuO nanowires grown on conductive substrate and strong synergistic effects of zinc, cobalt, and nickel ions. Furthermore, an asymmetric supercapacitor (ASCs) device was assembled with ZnNiCo-LDH/CuO-Cu cathodes and MOFs derived N-CNT as anode, which delivered high energy density of 117.5 Wh kg−1 at the power density 576.9 W kg−1 and excellent stability; this outperforms favorably with analogous supercapacitors. It is anticipated that the rational design of ZnNiCo-LDH/CuO-Cu will endow new possibilities for the rational design of highly functional MOFs derivatives in the field of energy storage.
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