三维网络结构RGO-MoO3-MoS2/聚吲哚纳米复合材料在超级电容器中的协同储能机制与性能突破

本文创新性地构建了三维网络状RGO-MoO3-MoS2/PIn纳米复合材料，通过还原氧化石墨烯（RGO）的导电网络、MoO3/MoS2的多价态氧化还原活性与聚吲哚（PIn）的稳定性协同作用，实现1189.79 F/g超高比电容（2 A/g）和81%循环稳定性（20,000次），为高性能混合超级电容器（HSC）电极设计提供新范式。

　　

Highlight

本研究通过将还原氧化石墨烯（RGO）、三氧化钼（MoO₃）和二硫化钼（MoS₂）纳米颗粒整合到聚吲哚（PIn）基质中，构建了具有三维网络结构的纳米复合材料。RGO形成高导电网络并提供机械支撑，而MoO₃和MoS₂通过多价态氧化还原反应（如Mo⁶⁺/Mo⁵⁺/Mo⁴⁺）显著提升电荷存储效率。电化学测试表明，该复合材料在2 A/g电流密度下展现1189.79 F/g的惊人比电容，分别是MoO₃-MoS₂/PIn和纯PIn的1.26倍和5.32倍。

RGO-MoO₃-MoS₂/PIn基超级电容器器件

对称超级电容器（SS-device）在0-1.6 V电压窗口测试时，CV曲线呈现类矩形与氧化还原峰共存的特征（图8A），证实了双电层电容（EDLC）与赝电容的协同效应。器件在2 A/g下实现303 F/g比电容，能量密度达67.34 Wh/kg（功率密度1000 W/kg），并在20,000次循环后保持81%容量，展现卓越的实用化潜力。

Conclusion

该工作通过多组分协同策略，成功开发出兼具高能量密度和长循环寿命的电极材料。RGO-MoO₃-MoS₂/PIn复合材料中，RGO提升导电性，MoO₃/MoS₂提供丰富氧化还原位点，PIn确保结构稳定，这种"三位一体"设计为下一代储能器件开辟了新途径。