分级富氧碳纳米管气凝胶耦合层状MoS2 提升超级电容器电化学性能的研究

为解决超级电容器能量密度不足的问题，研究人员通过构建分级富氧碳纳米管气凝胶耦合层状MoS2 （HOCA-MoS2 ）异质结构，显著提升了电极材料的比电容（390 F g?1 ）和循环稳定性（2000次循环后保持92.5%）。该研究为开发高性能超级电容器电极提供了新策略。

　　

随着全球能源危机加剧，开发高能量密度的超级电容器成为研究热点。然而，传统碳基材料如碳纳米管（CNT）虽具有高导电性，但比电容有限；而二硫化钼（MoS₂
）虽理论比电容高，却因导电性差和易堆叠难以实用化。针对这一矛盾，扬州大学的研究团队创新性地设计了一种分级富氧碳纳米管气凝胶耦合层状MoS₂
（HOCA-MoS₂
）的异质结构，相关成果发表在《Journal of Industrial and Engineering Chemistry》。

研究采用臭氧氧化法制备富氧碳纳米管（OCNT），通过水热法在其表面垂直生长MoS₂
纳米片。关键实验技术包括：臭氧功能化修饰CNT表面、自组装构建三维气凝胶骨架、水热合成1T相MoS₂
异质结构等。

结果与讨论

1. 材料设计：OCNT的氧官能团不仅改善了MoS₂
   分散性，还通过强界面耦合提升了电子传输效率。
2. 结构优势：分级多孔结构提供了高比表面积（>300 m²
   g^?1
   ），加速了离子扩散并抑制了MoS₂
   堆叠。
3. 电化学性能：HOCA-MoS₂
   在1 A g^?1
   电流密度下比电容达390 F g^?1
   ，且循环2000次后容量保持率92.5%，远优于纯MoS₂
   电极。

结论与意义
该研究通过界面工程和结构调控，实现了CNT的高导电性与MoS₂
高比电容的协同效应。特别是OCNT与1T-MoS₂
的强相互作用稳定了亚稳相结构，为开发兼具高能量/功率密度的超级电容器电极提供了普适性策略。六项人才高峰项目（XCL-103）和扬州大学高端人才计划的支持，凸显了该成果在新能源领域的应用潜力。