Vertically Oriented Cu2+1O@Cu‐MOFs Hybrid Clusters for High‐Performance Electrochemical Capacitors

超级电容器 材料科学 电容 电化学 金属 化学工程 纳米棒 功率密度 法拉第效率 金属有机骨架 电极 纳米技术 物理化学 吸附 化学 冶金 工程类 功率(物理) 物理 量子力学
作者
Kun Zheng,Hua Tan,Lihua Wang,Jingquan Liu,Meichun Ding,Dedong Jia
出处
期刊:Advanced Materials Interfaces [Wiley]
卷期号:8 (10) 被引量:22
标识
DOI:10.1002/admi.202002145
摘要

Abstract The study of metal–organic framework (MOF) as supercapacitor materials has attracted much attention. Here, a novel vapor‐phase approach is developed to in situ grow arrays of Cu 2+1 O (Cu 2 O with metal excess defects) @Cu‐MOF clusters on copper foam (CF) from the well‐aligned Cu(OH) 2 nanorods in response to the exposure in the ligand gas. Benefiting from highly oriented and hierarchical structure of Cu‐MOF clusters arrays, synergistic effect between Cu 2+1 O and Cu‐MOF, and intimate connection of Cu 2+1 O@Cu‐MOF and CF, the Cu 2+1 O@Cu‐MOF/CF displays enhanced specific capacitance compared to Cu(OH) 2 /CF and Cu 2+1 O/CF (≈2.5 F cm −2 vs ≈0.8 and 0.9 F cm −2 at 2 mA cm −2 ). The quantitative analysis reveals that the capacitance of the Cu 2+1 O@Cu‐MOF/CF is largely contributed by the surface capacitive processes, consisting of double‐layer capacitance coming from porous Cu‐MOF and Faradaic capacitance rooting from Cu ion. The asymmetric supercapacitor of Cu 2+1 O@Cu‐MOF/CF//AC achieves high energy density of 38.3 Wh kg −1 at power density of 824.6 W kg −1 with capacitance retention of 90% after 5000 cycles. This study provides new avenue for in situ growth of MOF as electrodes for supercapacitors, by directly using high conductive metal as precursor through vapor‐phase approach, rather than traditional combination of linkers and metal salts in organic solvent.
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