JMCA:碳纳米管纱线上的TMH@导电MOFs用于超稳定准固态超级电容器

用赝电容材料功能化的纱状超级电容器(SCs)在可穿戴电子产品中显示出了前景。然而，由于充电/放电过程中的体积变化，其电化学特性较差，特别是长期循环稳定性较差，阻碍了其发展。在此，我们报道了一种基于碳纳米管纱线（CNTY）的SC的瓶中船结构，其中过渡金属氢氧化物（TMH）纳米颗粒（Ni（OH）2或Co（OH）2）被限制在锚定在CNTY上的导电纳米多孔金属-有机框架（MOFs，Ni3（HITP）2）中，涉及纳米约束和氢键网络的协同作用，以相互支持每一相，从而提高电化学性能。Ni(OH)2@Ni3(HITP)2@CNTY电极在0.4 mA cm−2时具有496 mF cm−2的面积比电容，这是由于分级结构促进了电荷传输和增强了离子存储。此外，三元CNTY基SC表现出优异的循环性能（5 mA cm−2下10000次循环后电容保持率为90.9–92.3% ）。重要的是，场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜能量色散光谱和能量色散光谱以及Brunauer–Emmett–Teller和低温TEM表征研究证实了纳米限制。傅里叶变换红外光谱和密度泛函理论计算证实了Ni（OH）2和Ni3（HITP）2之间的氢键（O⋯H–N）网络。纳米约束和氢键网络都有助于形成超稳定的Ni（OH）2@Ni3（HITP）2结构，这是由于其对充电/放电过程中由相分离和结构坍塌引起的体积变化的高耐久性。

来源：Qingli Xu, Xia Liu, Juan Zhang, Yifei Xu, Mi Zhou, Jiaxin Li, Minzhi Du, Kun Zhang, Xiangyu Qian, Bo Xu, Xinhou Wang, Bingjie Wang and Kun Zhang，Transition metal hydroxides@conducting MOFs on carbon nanotube yarns for ultra-stable quasi-solid-state supercapacitors with a ship-in-a-bottle architecture，J. Mater. Chem. A, 2023,11, 5309-5319，https://doi.org/10.1039/D2TA07804J