表面硫化调控构建Cu2O-CuS异质界面提升超级电容器储能性能

本文推荐：作者通过简易硫化策略对泡沫镍（NF）负载的Cu2O电极进行表面改性，构建了CuO/CuS杂化结构。该材料展现出1014.11 cm2的超高电化学活性面积（ECSA），在20 mA cm?2下循环20000次后仍保持85%容量，组装的非对称超级电容器（ASD）能量密度达0.15 mWh cm?2。研究为铜基电极的表面工程提供了新思路。

　　

Highlight

本研究采用简易硫化策略对泡沫镍（NF）上电沉积的Cu₂O进行表面改性，成功构建了由CuO和CuS相组成的杂化结构。这种改性显著提升了电荷存储能力，并加速了电子/离子传输。硫化后的Cu₂O-S电极展现出1014.11 cm²的超高电化学活性面积（ECSA），远超原始Cu₂O（371.48 cm²）和裸NF（76.10 cm²）。在20 mA cm^?2电流密度下经历20000次充放电循环后，仍保持85%的容量保留率。

Experimental details

如方案1所示，Cu₂O工作电极的制备分为两步：首先通过电沉积在NF上制备Cu₂O，随后进行可控硫化处理。

Results and discussion

XRD分析显示（图1），原始Cu₂O样品呈现立方相特征峰（JCPDS 03-065-3288）。硫化后的Cu₂O-S样品中出现了CuO和CuS的新衍射峰，证实了杂化结构的形成。电化学测试表明，该材料具有更低的电荷转移电阻（R_ct）和更高的倍率性能。

Conclusions

通过表面硫化构建的Cu₂O-S杂化电极，在保持结构完整性的同时显著提升了导电性和氧化还原活性。组装的ASD器件实现了0.15 mWh cm^?2的能量密度和12000次循环后80%的容量保持率，XPS和SEM分析表明适度的表面氧化和粗糙度增加是维持电化学活性的关键因素。