負載高熵合金納米粒子的定向性電紡碳納米纖維用于超級電容器

DOI：10.1016/j.jallcom.2020.153642

不穩定的納米顆粒/含碳納米材料的合成導致電極/電解質界面上的質量和電荷轉移不均勻。而在超級電容器中，對高熵合金納米粒子（HEA-NPs）的研究很少。這項研究報告了五元HEA- NPs在超取向電紡納米碳纖維（ACNFs）上的均勻碳熱沖擊（CTS）。這種方法的關鍵是耦合自行設計的集電極用于定向性CNFs和合適的CTS電流方向。在電化學性能方面，前驅體濃度為5 mM的FeNiCoMnMg HEA-NPs/ACNFs電極具有203 F/g的高電容和21.7 Wh/kg的能量密度。這些發現為HEA-NPs/含碳納米材料作為儲能應用的有前途的候選材料提供了幫助。

圖1.HEA-NPs/ACNFs的合成。

圖2.FeNiCoMnMg和FeNiCoMnCu HEA-NPs的TEM圖像。（a）FeNiCoMnMg HEA-NPs的HADDF圖像和元素圖。（b）FeNiCoMnCu HEA-NPs的HADDF圖像和元素圖。TEM圖像的比例尺為20 nm。

圖3.樣品的XPS表征。（a）CTS之前和之后的ACNFs（負載金屬氯化物步驟）的XPS全掃描光譜。（b-g）C 1s、Mn 2p、Fe 2p、Co 2p、Ni 2p、Mg 2p高分辨率XPS光譜。

圖4.（a）CTS電流的方向沿著光纖。（b）CTS電流的方向垂直于光纖。（c）碳纖維的CTS。（d）CTS的示意圖。

圖5.薄膜的電化學表征包括在6.0 M KOH電解質溶液中以20 mV/s的循環伏安法（a），在100 kHz至0.1 Hz頻率下的電化學阻抗譜（b）以及在5 mM、10 mM和20 mM FeNiCoMnMg氯化物前驅體溶液下的保留性能（c）。自行設計的保留率測量平臺的示意圖（d）。在5 mM、10 mM和20 mM FeNiCoMnMg氯化物前驅體溶液下的FeNiCoMnMg HEA-NPs/ACNFs的SEM圖像（e）。SEM圖像的比例尺為10μm。