构建ZnSe/ZnO纳米片结构以提高超级电容器的电化学性能

《ACS Applied Energy Materials》：Construction of ZnSe/ZnO Nanosheet Architecture to Boost Electrochemical Performance in Supercapacitors

高导电性ZnSe与化学稳定ZnO形成的纳米片异质结构，通过溶剂热合成和可控热氧化制备，具有高孔隙率和界面缺陷，实现402.5 F g?1高比电容和3000次循环95%保持率。理论计算证实费米能级附近电子态密度提升，成功构建1.5 V电压窗口的超级电容器系统，能量密度5.55 Wh kg?1，功率密度83.25 W kg?1。

　　

开发具有优异电化学活性和长期稳定性的高性能电极材料对于下一代超级电容器的进步至关重要。在本研究中，通过简单的溶剂热合成方法制备了ZnSe/ZnO纳米片异质结构，随后进行可控的热氧化处理。结构和形态分析证实形成了具有高度多孔纳米片结构以及丰富界面缺陷的ZnSe/ZnO复合材料，这些界面缺陷可作为氧化还原反应的活性位点。优化的Z400样品结合了ZnSe的优异导电性和ZnO的化学稳定性，从而提高了电荷传输和离子扩散的动力学性能。电化学测试结果显示，在2 mV s^–1的电流密度下，其比电容达到402.5 F g^–1，具有显著的倍率性能，并且在3000次循环后仍保持95%的电容保持率。当将该复合材料与活性炭一起组装成非对称超级电容器时，该电容器实现了1.5 V的扩展工作电压窗口，能量密度为5.55 Wh kg^–1，功率密度为83.25 W kg^–1。密度泛函理论计算进一步证实了费米能级附近电子态密度的增强，从而验证了实验观察到的优异电容性能。这些结果表明，ZnSe/ZnO纳米片异质结构是一种具有良好前景且可扩展的高性能储能电极材料。