硫掺杂氧缺陷MoO3与多孔石墨烯协同提升超级电容器性能研究

本研究通过环境友好、成本可控的策略，将蔗糖辅助机械剥离制备的石墨烯与硫掺杂氧缺陷MoO3（S-MoO3-x）复合，构建了S-MoO3-x/多孔石墨烯纳米复合电极。该材料通过硫掺杂诱导氧空位提升导电性，在1.4 V不对称超级电容器（SC）中实现36.5 Wh·kg?1的能量密度和700 W·kg?1的功率密度，且循环15,000次后容量无衰减，为高性能储能器件开发提供新思路。

　　

研究人员开发了一种环境友好且低成本的策略，通过将石墨烯与硫掺杂氧缺陷三氧化钼（S-MoO_3-x）结合，制备高性能超级电容器（SC）电极。石墨烯采用蔗糖作为研磨剂通过机械化学剥离石墨制成，并通过水热法与S-MoO_3-x复合。材料表征表明，热处理过程中蔗糖衍生的碳球分解，在石墨烯片上形成孔洞，从而得到S-MoO_3-x/多孔石墨烯纳米复合材料（S-MoO_3-x/HG）。硫掺杂引入氧空位，调控钼活性位点的电子结构，显著提升材料导电性和电化学性能。在三电极体系中的电化学测试显示，该电极具有优异的电容特性与耐久性。基于S-MoO_3-x/HG阳极和纯二硫化钼（MoS₂）阴极构建的不对称超级电容器软包器件，工作电压达1.4 V，最高能量密度为36.5 Wh·kg^?1，功率密度为700 W·kg^?1，展现出卓越的性能。值得注意的是，该器件在15,000次循环后仍保持100%的电容，显示出超长循环寿命和实用潜力。此外，两个串联的不对称器件可成功点亮15个红黄发光二极管，进一步验证了其在储能系统中的实际应用能力。