pH调控镍钴碳酸盐氢氧化物纳米材料形貌与缺陷演化及其超级电容器性能研究

来自国际团队的研究人员通过pH调控水热法合成具有可调形貌和缺陷结构的镍钴碳酸盐氢氧化物(NCCH)纳米材料，揭示了pH值对材料结晶度、比表面积(最高达101.14 m2 g?1)及氧化态(Ni2+/Ni3+、Co2+/Co3+)的关键影响。最优样品在pH=8.25时展现出独特的纳米线-纳米片分级结构，实现3061.1 F g?1的超高比电容和99%的循环稳定性，为高性能超级电容器材料设计提供了新策略。

　　

这项突破性研究揭示了pH值如何像精准的分子剪刀般塑造镍钴碳酸盐氢氧化物(Nickel Cobalt Carbonate Hydroxide, NCCH)的纳米结构。科研团队通过水热合成法，在pH=8.25的黄金比例下，成功培育出具有"纳米线-纳米片"分级结构的明星材料NCCH-2 mL。这个纳米界的"异形结构"拥有惊人的101.14 m² g^?1比表面积，就像为电荷存储搭建了立体停车场。

更妙的是，X射线光电子能谱(XPS)和吸收谱(XAS)揭开了材料表面的秘密——大量过渡金属空位和氧间隙形成的"缺陷乐园"。这些原子级的结构缺陷就像高效的电荷传送带，让材料在0.5 A g^?1电流密度下爆发出3061.1 F g^?1的储能潜力。即便电流飙升至10 A g^?1，其电容仍保持1533.3 F g^?1，就像纳米级的超级电容运动员，既爆发力惊人又耐力十足。

经过5000次充放电循环的严苛考验，材料仍保持99%的容量，这种"金刚不坏"的特性得益于精心设计的混合价态(Ni²⁺/Ni³⁺和Co²⁺/Co³⁺)。该研究为下一代超级电容器材料开发提供了完美的"结构-性能"调控教科书，证明pH值这个看似简单的参数，实则是解锁纳米材料储能潜力的金钥匙。