Covalently Interlayer‐Confined Organic–Inorganic Heterostructures for Aqueous Potassium Ion Supercapacitors

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作者
Jianping Chen,Бо Лю,Hang Cai,Shude Liu,Yusuke Yamauchi,Seong Chan Jun
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:19 (4) 被引量:28
标识
DOI:10.1002/smll.202204275
摘要

Artificial assembly of organic-inorganic heterostructures for electrochemical energy storage at the molecular level is promising, but remains a great challenge. Here, a covalently interlayer-confined organic (polyaniline [PANI])-inorganic (MoS2 ) hybrid with a dual charge-storage mechanism is developed for boosting the reaction kinetics of supercapacitors. Systematic characterizations reveal that PANI induces a partial phase transition from the 2H to 1T phases of MoS2 , expands the interlayer spacing of MoS2 , and increases the hydrophilicity. More in-depth insights from the synchrotron radiation-based X-ray technique illustrate that the covalent grafting of PANI to MoS2 induces the formation of MoN bonds and unsaturated Mo sites, leading to increased active sites. Theoretical analysis reveals that the covalent assembly facilitates cross-layer electron transfer and decreases the diffusion barrier of K+ ions, which favors reaction kinetics. The resultant hybrid material exhibits high specific capacitance and good rate capability. This design provides an effective strategy to develop organic-inorganic heterostructures for superior K-ion storage. The K-ion storage mechanism concerning the reversible insertion/extraction upon charge/discharge is revealed through ex situ X-ray photoelectron spectroscopy.
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