文章名称：黑磷量子点使光辅助超级电容器具有增强的体积电荷存储能力

文章内容概述：

近年来，光照射调解已成为能量转换和存储应用的潜在策略，光辅助超级电容器系统引入了一种能同时响应光和实现电化学储能的双功能材料。钴基化合物是光辅助超级电容器的潜在电极材料，具有多种氧化态(Co2+/3+)和可调带隙(~ 2.85 eV)的优点，而且通过与BPQD构建的异质结可以有效促进光生电子和空穴的转移，显著提高电极材料的总体性能。因此，在本研究中，设计了一种基于碳纳米管的光敏大孔膜，用Co2V2O7插入，然后用BPQD修饰。利用物理化学表征和密度泛函理论研究了光辅助电荷存储能力的提高及其机制。结果表明，光产生的载流子可以有效地分离，形成丰富的界面可以调节电极的电子结构，有效地提高了电导率。而且，得益于p-n异质结的集成微孔结构和电子结构，活性材料的反应性和导电性都得到了提高。在可见光下，制备的CNT@Co2V2O7/BPQD电极在电流密度为1 A g-1时显示出138.4 mA h g-1 (197.9 mA h cm-3)的最高电容，即使在电流密度为10 A g-1时也显示出116.1 mA h g-1 (165.9 mA h cm-3)。同时，当电流密度提高10倍时，在光照下的容量保持率从78.8%提高到83.8%。最后，CNT@Co2V2O7/BPQD超级电容器在功率密度为800 W kg-1/960 W L-1时，最大能量密度为44.4 Wh kg-1/60.0 Wh L-1，经过13000次重复循环后，循环稳定性为104.8%。本研究可为光敏异质结的可控设计和光辅助能器件提供理论或实验依据。

创新点：

（1）黑磷量子点是一种可见光响应半导体，具有固有的可调直接带隙、高光化学活性、丰富的静电积累、空间和高载流子迁移。由于钴基化合物与BPQD的内部优势和带隙特性，异质结构的构建可以显著提高杂化电极在光条件下的光吸收性能、载流子迁移率和总性能；（2）密度泛函理论(DFT)计算结果表明，形成丰富的Co2V2O7/BPQD界面可以实现电子结构调制，有效提高电极材料的电导率和氧化还原特性；（3）在光照射下，光生成的载流子可以有效地分离。随后，光激发电子参与能量储存，导致氧化还原反应增强。此外，在光辅助充电模式下，形成丰富的Co2V2O7/BPQD界面可以实现电极的电子结构操纵，有效地提高了电化学活性组分的反应性和动力学。光活性BPQD可以在光下稳定电荷，有利于在材料表面积累大量电荷，储存更多能量。

使用感受：

在本工作中使用到的单壁碳纳米管分散液（XFWDSC01）与黑磷量子点分散液（产品编号XF208）的分散程度均良好，通过抽滤得到的薄膜完整度高，柔韧性好（如下图所示），作为实验基底材料为后续实验提供反应场所。浸泡BPQD后得到的CNT@Co2V2O7/BPQD在光辅助充电模式下，形成丰富的Co2V2O7/BPQD界面，有效地提高了电化学活性组分的反应性和动力学。而且，光活性BPQD可以在光下稳定电荷，有利于在材料表面积累大量电荷，储存更多能量。

作者信息：

江苏大学化学化工学院 刘瑜，主要研究方向：超级电容器

使用先丰产品发表的文章：

Black phosphorus quantum dots enabled photo-assisted supercapacitor with boosted volumetric charge storage capability，Journal of Materials Science & Technology

文章名称：超级电容器性能的协同增强:BPQD改性NiCo-LDH/NiCo2S4混合纳米管阵列电导率和OH-吸附性能的改进

文章内容概述：

过渡金属硫族化合物具有多种氧化态、丰富的电化学活性位点、较高的理论比电容和电导率等优点，已成为超级电容器广泛研究的电极。特别是钴基高活性双金属硫化物，如Co-M−S (M = Cu, Ni, Fe和Mn)具有可变氧化态，可以进一步提高电导率，促进电子和离子转移，从而提高电化学活性。黑磷量子点(BPQD)由于其量子约束效应、高场效应迁移率和丰富的静电积累空间，在光电子学和储能领域被探索为一种新兴半导体。因此，将高电容电极材料与BPQD结合形成异质结，活性材料中的电荷可以快速转移到BPQD上，提高载流子迁移率。本研究以Co-MOF纳米棒为前驱体，合理设计了BPQD修饰的NiCo-LDH/NiCo2S4纳米管阵列结构。首先，采用溶液法在碳布衬底上制备了Co-MOF纳米阵列。然后通过Ni2+离子蚀刻工艺得到了NiCo-LDH的管状结构。其次，通过特定的水热硫化形成NiCo2S4纳米管阵列。最后，通过静电吸附将BPQD吸附到NiCo-LDH/NiCo2S4杂化材料表面。在独特的异质结构中，开放结构的NiCo-LDH/NiCo2S4纳米管阵列可以提供足够的活性氧化还原反应位点和丰富的离子电子途径来促进快速的法拉第反应，BPQD可以增加界面电子传递，从而增强电容和快速的法拉第反应。所得NiCo-LDH/NiCo2S4/BPQD在电流密度为1.0 A g−1时具有2938.2 F g−1的超高电容。最后，CC@NiCo2S4/BPQD//活性炭(AC)混合超级电容器在功率密度为800 W kg -1时，能量密度达到了133.7 Wh kg -1，组装后的器件在10000次循环后仍能保持76.5%的电容。

创新点：

（1）制备的一维NiCo-LDH/NiCo2S4/BPQD电极材料具有较好的导电性，促进了电子迁移和氧化还原反应速率；（2）NiCo-LDH/NiCo2S4纳米管的原位生长，由于其中空结构和纳米阵列结构，可以为电解质的运输和扩散提供丰富的通道，从而提供足够的有效活性位点和可接近的界面，进一步提供更快的快速法拉第反应，从而实现高电容和超长循环寿命；（3）BPQD可以提供丰富的活性位点，提高电极的整体电导率，从而促进能量的储存。

使用感受：

在本工作中使用到的黑磷量子点分散液的分散程度良好（产品编号XF208），具有较高的稳定性。NiCo-LDH/NiCo2S4纳米管阵列与BPQD结合后形成异质结，活性材料中的电荷快速转移到BPQD上，暴露更多活性位点，提高载流子迁移率。而且BPQD的结合对材料的形貌没有太大影响，管状纳米阵列仍然存在。BPQD的嵌入，电极材料的电化学性能显著提高。

作者介绍：

江苏大学化学化工学院 刘瑜，主要研究方向：超级电容器

使用先丰产品发表的文章：

Synergistic enhancement of supercapacitor performance: Modish designation of BPQD modified NiCo-LDH/NiCo2S4 hybrid nanotube arrays with improved conductivity and OH– adsorption,Chemical Engineering Journal