协同p-n异质结与电解质工程：2D/3D MoSe2/ZIF-67纳米复合材料提升超级电容器性能的研究

本文系统研究了2D/3D结构的MoSe2/ZIF-67纳米复合材料（MOZF NC）在超级电容器中的应用。通过构建p-n异质结和优化电解质体系，显著提升了电极/电解质界面相互作用，实现了高比电容（479.08 F/g）、能量密度（26.40 Wh/kg）和循环稳定性（78%保留率）。该研究为高性能超级电容器的设计提供了新策略，对可持续能源存储技术的发展具有重要意义。

　　

Highlight

本研究通过构建独特的2D/3D结构MoSe₂/ZIF-67纳米复合材料（MOZF NC），成功解决了电化学系统中电极/电解质界面相互作用不足的难题。该复合材料在酸性电解质中展现出卓越的比电容（479.08 F/g）、能量密度（26.40 Wh/kg）和功率密度（600 W/kg），同时具有78%的循环稳定性保留率。性能提升归因于增大的比表面积、丰富的电活性位点、改善的润湿性以及p-n异质结的协同效应。

Experimental Details

MOZF NC及其改性石墨电极的合成机制如图1所示。MoSe₂、ZIF-67和MOZF NC的具体合成方法详见ESI（补充信息）。

Electrode Material Characterizations

通过FESEM和TEM对MOZF NC进行形貌表征。如图2（a）所示，MoSe₂呈现纳米片状形态。图2（b）显示ZIF-67为具有粗糙表面、直边、对称的多面体结构，平均尺寸为350 nm。图2（c）可见2D MoSe₂纳米片均匀分散在3D ZIF-67多面体上的独特2D/3D结构。TEM图像（图2（d）进一步证实了该复合结构的成功构建。

Conclusion

采用两步法成功合成了MoSe₂/ZIF-67（MOZF）纳米复合材料的互联2D/3D结构，并通过FESEM和TEM研究证实了其形貌。通过XPS、拉曼光谱和TGA分别对元素组成、振动特征和热稳定性进行了表征。该纳米复合材料相比原始样品表现出更高的比电容和充放电时间。电化学性能的增强主要源于独特的2D/3D异质结构、改善的电极/电解质相互作用以及p-n结界面处内置电场的协同效应。