锰掺杂调控氧空位构筑高性能镍草酸盐超级电容器材料

（编辑推荐）本研究通过Mn掺杂策略在NiC2O4中构建可控氧空位，实现电子结构优化与多氧化态（Ni2+/Ni3+、Mn2+/Mn3+）协同效应。最优Mn(0.25)NiC2O4在1 A g?1下展现634.3C g?1高比容量，组装的混合超级电容器（HSC）能量密度达36.2 Wh kg?1，为过渡金属草酸盐（TMOx）电极设计提供新思路。

　　

Highlight

通过简易水热法在镍草酸盐（NiC₂O₄）中实现锰（Mn）掺杂诱导氧空位，精准调控电子结构，为高性能超级电容器电极材料设计提供新范式。

Preparation of Mn-doping NiC₂O₄ materials

采用"一锅法"水热合成策略：将NiCl₂·6H₂O、MnCl₂·4H₂O与草酸（H₂C₂O₄）在5%乙醇溶液中120℃反应10小时，通过调节Mn²⁺/(Ni²⁺+Mn²⁺)摩尔比控制氧空位浓度。

Structure and morphology characterization

X射线衍射（XRD）显示所有样品均保持单斜晶系NiC₂O₄·2H₂O结构（JCPDS 25-0581），Mn掺杂未引起相变但导致晶格应变。拉曼光谱证实氧空位存在，Mn_(0.25)NiC₂O₄样品展现出最优的电子传导网络。

Conclusions

本研究创新性通过Mn掺杂在镍草酸盐中构建"度身定制"的氧空位体系，实验与理论计算（DFT）共同揭示：适度氧空位可缩小带隙、优化OH^-吸附能，协同Ni/Mn多氧化态实现超高比容量（634.3C g^?1）和卓越循环稳定性，推动过渡金属草酸盐在储能器件中的实际应用。