钛硼化物界面钴氧化物杂化纳米复合材料的设计及其电化学性能增强研究

本文通过沉淀辅助水热法开发了钛二硼化物(TB)/钴氧化物(Co3O4)杂化复合材料(TBC HC)电极，其中TBC2(75:25)在三电极体系中展现出1152.2 F/g的优异比电容，组装的对称固态器件(SSD)具有10.4 Wh/kg能量密度和87%的万次循环稳定性，为高性能储能器件提供了新思路。

　　

Highlight

我们通过沉淀辅助水热法成功构建了分层结构的钴氧化物(Co₃O₄)@剥离钛二硼化物(TB)杂化材料。独特的纳米结构促进了离子扩散和电解液渗透，其中TBC2(75:25)表现出最优异的电化学性能——在0.5 A/g电流密度下比电容高达1152.2 F/g，远超单一组分(TB仅189.2 F/g，Co₃O₄为629.6 F/g)。组装的对称固态器件实现10.4 Wh/kg能量密度和540.4 W/kg功率密度，万次循环后容量保持率达87%。

Materials

实验采用六水合硝酸钴(Co(NO₃)₂·6H₂O)、钛二硼粉(TiB₂，粒径<10 μm)、尿素等试剂，所有化学品均直接使用未进一步纯化。

FTIR and XRD

红外光谱显示Co₃O₄的特征峰位于662 cm^-1(Co²⁺-O^2-四面体位点)和556 cm^-1(Co³⁺-O^2-八面体配位)，XRD证实了材料中Co₃O₄立方相与TB六方相的共存。

Conclusions

该研究通过界面工程将导电性TB与赝电容Co₃O₄巧妙结合，不仅解决了TB纳米片易堆叠的问题，还通过双金属协同效应显著提升了材料的电荷存储能力，为开发新一代高性能储能器件提供了重要参考。