Doble Ni/Co

Jun 17, 2023

Scientific Reports volumen 13, número de artículo: 12422 (2023) Citar este artículo

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En este estudio, realizamos la síntesis directa de una estructura dual metal-orgánica (Ni/Co-Hemin MOF) en óxido de grafeno reducido (PrGO) dopado con fósforo para que sirva como material activo en supercondensadores asimétricos de alto rendimiento. El nanocompuesto se utilizó como material activo en supercondensadores, exhibiendo una capacitancia específica notable de 963 C g-1 a 1,0 A g-1, junto con una capacidad de alta velocidad del 68,3% al aumentar la densidad de corriente en 20 veces y un ciclo superior. estabilidad. Nuestros experimentos integrales de caracterización y control indicaron que el rendimiento mejorado se puede atribuir al efecto combinado del MOF dual y la presencia de fósforo, lo que influye en el comportamiento del supercondensador tipo batería de GO. Además, fabricamos un supercondensador híbrido asimétrico (AHSC) utilizando espuma de Ni/Co-Hemin/PrGO/níquel (NF) y carbón activado (AC)/NF. Este AHSC demostró una capacitancia específica de 281 C g-1 a 1,0 A g-1, un voltaje de funcionamiento de 1,80 V, una impresionante densidad de energía de 70,3 Wh kg-1 a una alta densidad de potencia de 0,9 kW kg-1. En particular, tres dispositivos AHSC conectados en serie alimentaron con éxito un reloj durante aproximadamente 42 minutos. Estos hallazgos resaltan la posible aplicación de MOF basados ​​en hemin en sistemas de supercondensadores avanzados.

La energía se considera el tema científico más crítico del siglo XXI1,2. Para sobrevivir la Tierra, la energía renovable es esencial para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y la contaminación del aire3. Por lo tanto, las nuevas tecnologías de generación de energía como la solar4, la eólica5 y las pilas de combustible6 requieren dispositivos para almacenar energía. Las baterías de iones de litio y los supercondensadores son los dos principales sistemas de almacenamiento de energía eléctrica. Se desarrollaron a lo largo de los años para dispositivos portátiles así como para implementaciones de redes inteligentes7. Los supercondensadores pueden almacenar una gran cantidad de carga en comparación con los condensadores convencionales, entregar energía rápidamente, tener una capacidad de carga rápida, una larga vida útil, ofrecer un rendimiento superior a baja temperatura, son ecológicos y tienen bajos costos. Además, a diferencia de las baterías, no explotan aunque estén sobrecargadas8,9,10,11.

Por otro lado, el gráfico de Ragone12 ilustra la importancia de los supercondensadores en su alta densidad de potencia específica. Además, la capacitancia en los supercondensadores está influenciada por la resistencia en serie equivalente y los materiales de los electrodos y electrolitos y afecta el voltaje de funcionamiento13,14. Por lo tanto, para obtener el mejor rendimiento de un supercondensador, es necesario que tenga una capacitancia alta, un voltaje de funcionamiento alto y una resistencia baja15. De estos, el material del electrodo, entre todos los parámetros, juega un papel esencial en el desarrollo del rendimiento del supercondensador15. En otras palabras, los dispositivos de supercondensadores híbridos son cruciales para el avance de los sistemas de almacenamiento de energía electroquímicos que pueden ofrecer una alta capacidad de almacenamiento de energía a un bajo costo operativo16.

Uno de estos materiales de electrodos que parece eficaz son los MOF, materiales híbridos porosos que consisten en iones metálicos o grupos de metales coordinados con conectores orgánicos17,18,19. Las estructuras de este tipo ofrecen las siguientes ventajas: alta superficie interna, alta porosidad, adaptabilidad estructural y química y buena estabilidad. Además, los MOF se pueden controlar en términos de porosidad debido a la uniformidad de los poros y la estructura, dimensión, geometría, funcionalidad y flexibilidad a nivel atómico en la topología de la red20,21. Pero la mayoría de los MOF prístinos son malos conductores22,23. Para superar esta deficiencia, una de las estrategias más comunes es combinar MOF con materiales de carbono (óxido de grafeno reducido y nanotubos de carbono) o polímeros conductores (polipirrol y polianilina)24. Además, la incorporación de óxido de grafeno reducido (rGO) en compuestos puede servir como un medio eficaz para impedir la agregación y reapilamiento de grafeno, tanto durante el proceso de fabricación como en el uso práctico25. La excepcional durabilidad mecánica y química exhibida por rGO lo convierte en un excelente material de andamio para el componente activo, que puede mitigar eficazmente la degradación estructural y, por lo tanto, mejorar la estabilidad cíclica del sistema26.

Esta investigación sintetizó MOF/PrGO duales como material activo. En otras palabras, los materiales a base de carbono como el GO se han estudiado y utilizado ampliamente en la producción industrial de condensadores y baterías. Las ventajas de GO para su uso en supercondensadores son abundancia, no toxicidad, fácil fabricación, bajo costo, alta estabilidad química, buenas propiedades electrónicas y mecánicas, alta superficie específica y un amplio rango de temperaturas de trabajo27,28,29. Sin embargo, el rendimiento de GO en supercondensadores es limitado debido al apilamiento y aglomeración de nanohojas. Este problema existe debido a las fuerzas de van der Waals y las interacciones π – π, por lo tanto, disminuye drásticamente la capacitancia específica30. Para decirlo de manera más simple, las propiedades macroscópicas se ven afectadas por la microestructura del material del electrodo31. Algunos investigadores utilizan diferentes métodos, como la síntesis de GO con arquitecturas 3D porosas en forma de hidrogeles, geles orgánicos y espumas para proporcionar una mayor superficie y mejores canales de transporte de electrones30,32. El otro método es modificar GO, incluido el dopaje químico con diferentes heteroátomos (F, B, S, N y P), que proporcionan un comportamiento capacitivo y reducen la agregación de láminas de GO33,34. Entre estos heteroátomos, se presta mucha atención al fósforo para dopar GO porque la electronegatividad de P (2,19) es menor que C (2,55) y el tamaño del radio atómico de P (195 pm) es mayor que C (170 pm), lo que provoca polarización. y se mejoraron la distorsión en la red de grafeno seguida de la capacitancia específica, el área de superficie y el rendimiento electroquímico35,36. En otras palabras, cuando el fósforo está dopado en GO, los electrones P contribuyen al sistema π del grafeno para aumentar los portadores de carga.

Este estudio utiliza MOF con ligandos de hemina para aplicaciones de supercondensadores por primera vez. La hemina, una porfirina que contiene hierro con cloro, se usa ampliamente para sintetizar electrocatalizadores para fabricar sensores electroquímicos37,38 y producción de energía, como reacciones de evolución de hidrógeno y oxígeno39,40. Además, las estructuras a base de porfirina como Hemin tienen varias ventajas para utilizar materiales activos en supercondensadores. Estas estructuras tienen los siguientes beneficios: no toxicidad, bajo costo y sitio activo altamente expuesto en la sustancia activa debido a su estructura altamente conjugada (M–N4)41,42. Por lo tanto, intentamos sintetizar MOF dual de Ni / Co-Hemin (NCH) y componerlo con PrGO a través del método de cosíntesis en un solo recipiente para aumentar su ciclo de vida, área de superficie específica y comportamiento de pseudocapacitancia. Este método provoca la distribución uniforme de partículas de Ni-MOF y Co-MOF, y PrGO actúa como un puente conductor. Posteriormente, diversos métodos espectroscópicos y microscópicos estudiaron la estructura del nanocompuesto obtenido. El comportamiento electroquímico de este nanocompuesto se investigó por primera vez en un sistema de tres electrodos para aplicaciones de supercondensadores. Los resultados de este estudio revelaron que el nanocompuesto NCH/PrGO es un material activo prometedor como AHSC con un amplio voltaje operativo y un valor aceptable de densidad de energía en comparación con varios materiales relacionados (Fig. S1).

Primero, GO se dopó con P utilizando un método hidrotermal sencillo que utilizó ácido fítico como fuente de fósforo para obtener hidrogel de PrGO. Posteriormente, el novedoso NCH MOF se cultivó en láminas de grafeno. Además, el ácido fítico y el CTAB se utilizan como agentes nucleantes y de control cinético, respectivamente (Fig. 1).

Ilustración esquemática de la síntesis del nanocompuesto NCH/PrGO.

En consecuencia, se utilizó difracción de rayos X (DRX) para caracterizar la estructura de GO, PrGO, NH, CH, NCH y NCH/PrGO (Fig. 2A, B). En el patrón GO, el pico en 2θ = 10,8° se atribuye al plano (001) que reveló la oxidación del grafito para formar GO43, mientras que en el patrón PrGO, la aparición de dos picos anchos en 23,1° (002) y 43,8 ° (101) y la desaparición del pico en 10,8° indicó que GO se redujo con éxito30. Además, los picos de ampliación de PrGO se deben a unas pocas capas de láminas de grafeno apiladas que forman la estructura del material debido a la mala dirección de apilamiento de las láminas de grafeno32. Como puede verse, en el patrón de NCH, los picos de difracción principales son 5,8°, 9,1°, 19,9°, 33,7°, 36°, 39,1°, 52,8°, 59,7°, 61,3° y 63,4°, lo que sugiere la estructura cristalina de este MOF. Además, al comparar los patrones XRD de NCH con CH y NH, se pueden concluir los picos de difracción de ambos MOF que aparecen en MOF dual. Según el patrón XRD obtenido de NCH/PrGO, sus picos de índice son iguales a los patrones de MOF dual y PrGO, por lo que se confirma su presencia en el nanocompuesto final. Se hicieron muchos intentos para obtener monocristal, pero debido a la muy baja solubilidad de esta estructura en la mayoría de los disolventes, los intentos no tuvieron éxito.

(A, B) XRD, (C) FT-IR y (D) espectros UV-Vis de (a) CH, (b) NH, (c) NCH, (d) GO, (e) PrGO, (f ) NCH/PrGO, y (g) Hemin.

Los espectros de espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR) de hemin, NCH y NCH / PrGO se ilustran en la Fig. 2C. En todos los espectros, las bandas en 3451, 2927 y 1604 cm-1 se atribuyen a O – H, C – H y C = N / C = C del sistema de anillos de protoporfirina (IX)44. La intensidad de la banda a 1703 cm-1 se atribuyó a la vibración de estiramiento C=O que disminuyó en el espectro NCH, en comparación con el espectro Hemin. Además, las bandas de absorción de 1465, 1392 y 1004 cm-1 corresponden a la vibración B3u de la porfirina, –CH3 del hemín y =C–H a la vibración de deformación de la olefina. Todos los resultados confirman la coordinación exitosa de los metales y los grupos –COOH37,45,46. Además, el espectro f revela que NCH/PrGO está bien compuesto. Las bandas soret (~ 400 nm) y Q (~ 630 nm) de hemina aparecieron en el espectro UV-Vis de NCH (Fig. 2D). En consecuencia, estos resultados demuestran que la estructura MOF se formó con éxito. Además, los resultados de ICP-OES revelan la proporción molar de elementos en la estructura del NCH. El porcentaje en peso de Co, Ni y Fe equivale a 32,6, 10,4 y 1,2%, respectivamente.

Para caracterizar el estado químico del elemento unido y la composición de fases de NCH/PrGO, se llevaron a cabo mediciones de espectroscopia fotoelectrónica de rayos X (XPS). La Figura 3A-F ilustra los espectros de alta resolución de C 1s, O 1s, P 2p, Fe 2p, Co 2p y Ni 2p, respectivamente. El espectro C 1s muestra picos en 285,01 (enlace C – C), 285,7 (enlace C – O) y 287,1 (enlace C = O, C – P) eV en PrGO47. Los picos de O 1 en 529,8, 531,7, 532,9, 533,2 y 534,9 eV están asociados con P –OH, C = O/P = O, C – O / C – O – P, P – O – P y agua. /grupos carboxílicos respectivamente48. El espectro P 2p XPS de alta resolución mostró dos picos a 133,2 (enlace C – P) y 134,3 eV (enlace P – O)48. Además, la intensidad del pico P – O es mayor que la intensidad del pico P – C, lo que revela que los GO y los átomos de oxígeno de los ácidos fíticos condujeron a la oxidación parcial del enlace P – C en el tratamiento térmico. Por lo tanto, los resultados indicaron que el P se había incorporado con éxito en las redes de grafeno. En la introducción se afirmó que las reacciones redox reversibles en los grupos P – O y C – P aumentan la densidad de energía general y, en consecuencia, mejoran el rendimiento electroquímico. Los picos de 700,1 (Fe 2p1/2), 708,3 (Fe 2p3/2), 713 (Fe–O) y 734,1 (Fe 2p1/2) eV en una exploración de alta resolución de la región Fe 2p están relacionados con Fe3+. en Hemin49. Los principales picos aparecieron en el espectro de alta resolución del Co 2P atribuidos a Co 2p3/2 y Co 2p1/2, lo que indica la existencia50 de Co2+ y Co3+. Asimismo, los espectros de Ni 2p3/2 y Ni 2p1/2 demostraron cuatro picos que contribuyen a Ni2+ (relacionado con el enlace octaédrico Ni-O) y Ni3+ en el nanocompuesto45.

(A – F) Espectros de alta resolución de C 1s, O 1s, P 2p, Fe 2p, Co 2p y Ni 2p, respectivamente, de NCH/PrGO.

Se utilizaron imágenes de microscopía para la investigación de la morfología. La Figura 4A-E ilustra imágenes de microscopía electrónica de barrido de emisión de campo (FE-SEM) de (A) PrGO, (B) CH, (C) NH, (D) NCH y (E) NCH/PrGO. La imagen PrGO muestra una red porosa 3D y láminas GO con una superficie efectiva para mejorar la rápida difusión de los iones51. La morfología de CH se ilustra en la Fig. 4B. Además, la imagen NH MOF mostró una forma de nanocopos arrugados con un espesor promedio de aproximadamente 29 nm. Por otro lado, la imagen FE-SEM del nanocompuesto demostró que ambas estructuras MOF se han compuesto con éxito con las láminas GO. Además, las estructuras de NCH MOF pueden proporcionar un área de contacto extensa entre el electrolito y el electrodo debido a que tienen una gran área de superficie específica. Por lo tanto, la ruta de difusión de OH- se reduce y el nanocompuesto tiene suficiente espacio para disminuir la deformación y mejorar el ciclo de vida durante la carga y descarga.

Imágenes FE-SEM de (A) PrGO, (B) CH, (C) NH, (D) NCH y (E) NCH/PrGO.

La imagen TEM (HR-TEM) de alta resolución de NCH MOF se muestra en la Fig. S2A – C y revela que esta estructura está bien cristalizada y tiene uniformidad. Además, la imagen TEM (Fig. S2D) de NCH/PrGO es consistente con las imágenes FE-SEM. Se utilizaron análisis de espectroscopía de rayos X de dispersión de energía (EDS) y mapeo elemental para estudiar los elementos de la estructura nanocompuesta y su distribución. El análisis EDS de NCH/PrGO da fe de la formación de la composición y de la presencia del elemento P, lo que demuestra el exitoso dopaje de GO con este heteroátomo. Los resultados obtenidos del mapeo de Ni, Co y Fe (Hemin) muestran una distribución uniforme en NCH. Además, el mapeo elemental de C y P proporciona información sobre la composición uniforme de NCH y PrGO (Fig. S3).

Según los resultados obtenidos del análisis informado, se puede concluir que el NCH MOF se sintetiza con éxito y se forma el nanocompuesto NCH/PrGO.

El rendimiento electroquímico de los diferentes electrodos se investigó mediante voltamperometría cíclica (CV), carga/descarga galvanostática (GCD) y espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) en una solución de KOH 1,0 M en un sistema de tres electrodos.

La Figura S4A ilustra las curvas CV de los electrodos NCH/PrGO/NF con diferentes cantidades de PrGO (0,2, 0,4, 0,6 y 0,8 g L-1) a una velocidad de escaneo de 20 mV s-1 en una ventana de potencial de 0,00 a 0,80 V frente a Hg/HgO. Al aumentar la cantidad de PrGO hasta 0,6 g L-1, aumentó el área de la curva CV; después de esta cantidad, el área disminuyó drásticamente. Además, esta afirmación quedó demostrada por los datos de Brunauer-Emmett-Teller (BET). Como resultado, se midió que el área de superficie específica de CH, NH, NCH y NCH/PrGO fue 40,21, 68,41, 71,44 y 92,54 m2 g-1, respectivamente. Según estas observaciones, aumentar la cantidad de P mejora el comportamiento capacitivo del nanomaterial debido a las distorsiones reticulares del GO. Aún así, el exceso de dopaje con P puede dañar la estructura original del grafeno y reducir su capacitancia y conductividad30. Además, como se muestra en la figura S4B, los resultados de las curvas MCD confirman la misma tendencia; NCH/PrGO0.6 reveló la capacitancia más alta (963 C g-1), y este electrodo se utilizó para investigaciones posteriores. Por otro lado, comparar sus imágenes FE-SEM nos da resultados similares con datos electroquímicos. En la imagen FE-SEM de NCH/PrGO0.2, debido a la baja cantidad de PrGO, no podemos ver las láminas de PrGO, y en la imagen FE-SEM de NCH/PrGO0.8, las láminas de PrGO cubren la porosidad del MOF dual. estructuras (Fig. S5).

En matemáticas, informática y química, un proceso de optimización es un problema de encontrar el mejor valor de un parámetro de todas las soluciones posibles52. De hecho, en los problemas de optimización buscamos el valor mayor o menor que puede tomar una función. Muchos de estos problemas se pueden resolver encontrando la función de costos adecuada y luego utilizando técnicas de resolución de problemas de optimización para encontrar el valor máximo o mínimo requerido de la función de costos respectiva. Por tanto, el efecto de cantidades de PrGO sobre el comportamiento de la capacitancia se optimiza con MATLAB R2008b. Según los números obtenidos de los experimentos prácticos, la función de costos se estimó de la siguiente manera:

La Figura S6 muestra la función de costo estimada. El siguiente paso es el punto óptimo para obtener la máxima capacitancia. Para obtener el punto óptimo, debemos tomar la función de costos mencionada en la ecuación. (1) de la derivada de primer orden en términos de las cantidades de PrGO y la fijamos en cero.

Los dos puntos óptimos (0,6 y 0,26) se obtienen poniendo a cero la derivada de primer orden de la función de costos. Según la función de costos estimada en 0,6, se obtiene la capacidad máxima, lo cual es muy consistente con el valor obtenido en experimentos prácticos.

La Figura 5A muestra las curvas CV comparativas de (a) NH/NF, (b) CH/NF, (c) NCH/NF, (d) NCH/rGO/NF y (e) NCH/PrGO/NF en una exploración. tasa de 20 mV s-1 en la ventana de potencial de 0,0 a 0,80 V frente a Hg/HgO. El CV NCH/PrGO/NF mostró la mayor densidad de corriente, revelando un excelente comportamiento farádico y una mayor capacidad específica. Los resultados mostraron que un MOF dual anunció un rendimiento superior que un MOF monometálico debido a los efectos sinérgicos de los metales. Los picos en la curva NCH/PrGO/NF CV están relacionados con los picos superpuestos de dos pares de picos redox de cobalto y níquel. Además, GO juega un papel importante en la mejora de las propiedades electroquímicas debido al aumento del área de superficie y la conductividad. El P, como dopante, aumentó la densidad de carga (los tipos de grupos P, especialmente los grupos C – P y P – O, son responsables de aumentar la densidad de energía general a través de reacciones redox reversibles)53 y causó distorsiones estructurales. A diferencia de los métodos convencionales, como la deposición química de vapor, que produce gases peligrosos para el dopaje GO, la técnica utilizada en el presente estudio para el dopaje GO es segura. Además, el ácido fítico es una fuente natural y verde de P en comparación con otras fuentes.

Mediciones de rendimiento electroquímico en un sistema de tres electrodos. (A) Curvas CV de (a) NH/NF, (b) CH/NF, (c) NCH/NF, (d) NCH/rGO/NF y (e) NCH/PrGO/NF a una velocidad de escaneo de 20 mV s-1 en la ventana de potencial de 0,00 a 0,80 V frente a Hg/HgO, (B) Las relaciones entre las densidades de corriente y la raíz cuadrada de las velocidades de escaneo de NCH/PrGO/NF, (C) Gráficos de Nyquist de ( a) Electrodos NCH/NF, (b) NCH/rGO/NF y (c) NCH/PrGO/NF de 100 kHz a 100 mHz en OCP (recuadro: circuito equivalente), (D) Curvas GCD de (a) NH/NF, (b) CH/NF, (c) NCH/NF, (d) NCH/rGO/NF y (e) electrodos NCH/PrGO/NF a una densidad de corriente de 1 A g−1, (E ) Curvas GCD del electrodo NCH/PrGO/NF a diferentes densidades de corriente, y (F) la relevancia de la capacidad específica del electrodo NCH/PrGO/NF con densidades de corriente en 1,0 M KOH.

Las corrientes máximas mejoraron al aumentar las velocidades de exploración debido a la difusión de iones OH-. La forma de los CV muestra la reacción casi reversible. Además, el potencial máximo catódico se desplazó a un potencial negativo, mientras que el potencial máximo anódico se movió a un valor positivo (Fig. S7A). Como resultado, se producen procesos farádicos de baja reversible debido a la resistencia a la difusión interna del material activo a una alta velocidad de exploración. La Figura 5B ilustra las relaciones entre las densidades de corriente y la raíz cuadrada de las velocidades de escaneo que muestran la difusión de OH-. El aumento de las velocidades de escaneo mejora el área integrada de CV pero disminuye el almacenamiento de carga debido a la dificultad del OH- en las estructuras internas y los poros del electrodo y la mala interacción entre el material del electrodo y el electrolito. La Figura S7B muestra la capacitancia de área de NCH/PrGO. El método Dunn se utilizó para examinar el rendimiento integral del almacenamiento de carga, abarcando procesos tanto capacitivos como controlados por difusión54. A través de la investigación de las propiedades de almacenamiento de carga capacitiva y controlada por difusión a diferentes velocidades de exploración, como se muestra en la Fig. S8, se determinó que el almacenamiento de carga capacitiva prevalece a velocidades de exploración altas, mientras que el almacenamiento de carga controlado por difusión predomina a velocidades de exploración bajas. Esta tendencia ilustra que a velocidades de escaneo de 2 y 50 mV s-1, la contribución del almacenamiento de carga capacitiva representa el 24% y el 87% de la carga total almacenada, respectivamente.

EIS es un método perfecto para estudiar mejor el comportamiento de transferencia de carga, las propiedades interfaciales y las propiedades capacitivas de los electrodos. El gráfico de Nyquist del electrodo NCH/NF, NCH/rGO/NF y NCH/PrGO/NF desde el rango de frecuencia de 100 kHz a 100 mHz, con un gráfico de circuito equivalente (recuadro) para ajustar los datos EIS de NCH/PrGO/NF El electrodo en potencial de circuito abierto (OCP) se muestra en la Fig. 5C. El diámetro de la parte del semicírculo en la región de alta frecuencia (que está relacionada con la resistencia de transferencia de carga (Rct) en la interfaz entre la superficie del electrodo/electrolito) de NCH/PrGO/NF muestra un Rct (1,05 Ω) más bajo que el NCH. /NF (1,16 Ω) y NCH/rGO/NF (2,05 Ω). Además, en la región de baja frecuencia, la resistencia de Warburg (Rw) varía en función de la resistencia a la difusión de iones del electrolito dentro de los materiales del electrodo; la pendiente pronunciada de la curva NCH/PrGO/NF muestra la menor resistencia difusa y el comportamiento puro del condensador. Por lo tanto, este electrodo reveló una cinética de transferencia de electrones rápida, menor resistencia interna y buena conductividad.

La curva GCD de NCH/PrGO/NF ofrece la capacitancia más alta (963 C g-1) entre otros electrodos debido a más sitios activos y alta conductividad (Fig. 5D). Además, la curva GCD del electrodo NCH/PrGO/NF a diferentes densidades de corriente (Fig. 5E); las capacidades específicas fueron 963, 956, 912, 894, 847, 756, 699 y 657 C g-1 a 1, 2, 4, 6, 8, 10, 15 y 20 A g-1, respectivamente. Por lo tanto, la capacidad específica de los electrodos disminuyó gradualmente al aumentar la densidad de corriente debido a la difusión lenta de los iones a través del electrolito durante el proceso GCD. Cuando la densidad de corriente aumenta 20 veces, la capacitancia específica de este electrodo conserva un valor inicial del 68,3% (Fig. 5F). Este resultado revela una capacidad de alta tasa para NCH/PrGO/NF.

La estabilidad del ciclo es una de las características esenciales de la evaluación de supercondensadores. La Figura S9 muestra que el 86,63% de la capacitancia específica inicial de NCH/PrGO/NF se mantiene después de 3000 GCD sucesivos realizados con una densidad de corriente de 10 A g-1. El resultado confirma su estabilidad deseable, pero se produjo una reducción en la capacitancia específica debido a la destrucción de NCH/PrGO y la pérdida de sus sitios activos. La Figura S10A muestra los espectros de impedancia y las imágenes FESEM de NCH/PrGO/NF antes y después del ciclismo. La resistencia del electrolito y la interfaz mostró un modesto aumento de 1,05 a 2,64 Ω después de 3000 ciclos. Este cambio en la resistencia se atribuye a la integridad estructural mantenida de la estructura reticulada y a la estabilidad favorable de la película formada in situ en la interfaz electrodo-electrolito durante el ciclo prolongado. Además, la imagen FESEM del electrodo NCH/PrGO/NF después de 3000 ciclos revela casos en los que la estructura exhibe cohesión, lo que resulta en una reducción de la difusión de iones durante los ciclos de GCD. Esta observación se ilustra en la figura S10B.

Una desventaja importante de los supercondensadores es su baja densidad de energía y su limitación por la ventana de voltaje. El supercondensador híbrido asimétrico (AHSC) se fabricó para mejorar la ventana de voltaje; esta configuración consta de dos tipos diferentes de electrodos. El NCH/PrGO/NF//AC/NF se ensambló como un dispositivo AHSC para evaluar el rendimiento de energía y densidad de potencia. Se aplicaron NCH/PrGO/NF y AC/NF como electrodos positivos y negativos, respectivamente. La Figura 6A representa las curvas CV de NCH/PrGO/NF y AC/NF a una velocidad de escaneo de 20 mV s-1 en el sistema de tres electrodos para activación. Las curvas CV (a velocidades de escaneo de 20 mV s-1) y GCD (a 1,0 A g-1) del dispositivo NCH/PrGO/NF//AC/NF AHSC en diferentes ventanas potenciales se ilustran en la Fig. 6B,C. Debido a la limitación asociada con la reacción de evolución de oxígeno a un voltaje superior a 1,80 V, el voltaje de funcionamiento del dispositivo NCH/PrGO/NF//AC AHSC se amplió a 1,80 V. Tener un amplio voltaje de funcionamiento permite que este dispositivo ASC se utilice en aplicaciones prácticas.

Mediciones de rendimiento electroquímico en el dispositivo AHSC (A) Curvas CV de los electrodos AC/NF (a) y NCH/PrGO/NF (b) a una velocidad de escaneo de 20 mV s-1 en un sistema de tres electrodos en KOH 1,0 M. (B) Curvas CV en diferentes ventanas de potencial (0,40–1,80 V) a una velocidad de escaneo de 20 mV s-1, (C) Curvas GCD en diferentes ventanas de potencial (0,40–1,80 V) a una densidad de corriente de 1,0 A g- 1, (D) curvas CV a diferentes velocidades de escaneo (7–70 mV s−1), (E) curvas GCD a diferentes densidades de corriente (1–20 A g−1) y (F) la relevancia de la capacidad específica con densidades actuales del NCH/PrGO/NF//AC/NF AHSC.

Posteriormente, los CV se realizaron a diferentes velocidades de exploración (7–70 mV s-1) (Fig. 6D). En consecuencia, se confirmó para el almacenamiento de carga tanto el comportamiento farádico de NCH/PrGO/NF como la capacitancia eléctrica de doble capa de CA. Además, como se muestra en la Fig. 6E (las curvas GCD del dispositivo NCH/PrGO/NF//AC/NF AHSC en varias densidades de corriente), la forma de las curvas GCE es consistente con las curvas CV en un término de almacenamiento de carga. . La capacitancia específica del dispositivo NCH/PrGO/NF//AC/NF AHSC se calcula como 281, 257, 248, 230, 211, 201, 181 y 156 C g−1 en 1, 2, 4, 6, 8. , 10, 15 y 20 Ag-1, respectivamente. Entonces, se retiene el 55,5% de la capacitancia específica inicial después de aumentar la densidad de corriente 20 veces (Fig. 6F). Cuando las densidades de corriente aumentan debido al efecto de difusión limitado, el material activo se utilizará menos y el proceso farádico será limitado. Además, el electrodo a base de carbono tiene una tasa de intercambio iónico más alta que un electrodo pseudocapacitivo, lo que provoca un desequilibrio de carga entre los electrodos. Por lo tanto, las capacitancias específicas del dispositivo AHSC disminuyen suavemente. Este resultado revela la excelente capacidad de velocidad de los dispositivos NCH/PrGO/NF//AC/NF AHSC.

La estabilidad a largo plazo y las eficiencias culombicas del dispositivo NCH/PrGO/NF//AC/NF AHSC después de 5000 ciclos sucesivos de GCD a 10 A g-1 se muestran en la Fig. 7A. La capacitancia específica y la eficiencia coulómbica del dispositivo NCH/PrGO/NF//AC/NF AHSC después de 5000 ciclos GCD disminuyen aproximadamente un 13,3% y un 2,1% de su valor inicial, respectivamente. Para investigar más a fondo la estabilidad a largo plazo de NCH/PrGO/NF//AC/NF AHSC, se realizó una prueba de flotación durante 100 h. El potencial de AHSC se mantuvo a una densidad de corriente de 5 A g-1 a un potencial de 1,75 V durante 10 h y se repitió diez veces. Por cada 10 h, se realizaron 5 pruebas GCD y se mantuvo una retención de capacidad del 93,1% después de 120 h (Fig. S11). Por lo tanto, NCH/PrGO/NF//AC/NF AHSC muestra una excelente estabilidad electroquímica.

(A) Rendimiento cíclico y eficiencia coulómbica de NCH/PrGO/NF//AC/NF AHSC a 10 A g-1, (B) Gráfico de Ragone de NCH/PrGO/NF//AC/NF AHSC55,56,57 , 58, 59, y (C) el reloj funciona con dos AHSC NCH/PrGO/NF//AC/NF totalmente sólidos conectados en serie.

El gráfico Ragone del dispositivo NCH/PrGO/NF//AC/NF AHSC muestra una densidad de energía máxima de 70,3 Wh kg-1 a 0,9 kW kg-1, y la densidad de energía se mantiene en 38,9 Wh kg-1 a 18 kW kg −1 (Figura 7B). Luego, se conectan en serie tres dispositivos NCH/PrGO/NF//AC/NF AHSC para investigar una aplicación práctica. Este dispositivo hizo funcionar con éxito el despertador (1,5 V) durante 42 minutos (Video 1 y Fig. 7C). La comparación entre NCH / PrGO como material activo para supercondensadores y algunos trabajos previos en sistemas de tres y dos electrodos revelan un rendimiento superior (Tabla 1).

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Primero, se prepararon 0,2, 0,4, 0,6 y 0,8 mg mL-1 de suspensión uniforme de PrGO. Luego, se agregaron 0,64 mmol de Ni(NO3)2·6H2O y 0,32 mmol de Co(NO3)2·6H2O a 20 ml de cada suspensión y se sometieron a ultrasonidos durante 1 h. Después de eso, se añadieron a la solución 0,068 ácidos fíticos y 0,15 mmol de bromuro de cetrimonio (CTAB) y se agitaron durante 30 minutos (solución A). Además, se prepararon 20 ml (18 ml de agua destilada + 2,0 ml de solución de hidróxido de amonio) de solución de hemina 0,50 mM (solución B). Posteriormente, se añadió gradualmente la solución B a la solución A y se agitó durante 15 min. La solución resultante se transfirió a un autoclave de acero inoxidable revestido de teflón de 70 ml, se mantuvo a 150 °C durante 8 h, se enfrió naturalmente a temperatura ambiente y se lavó con agua destilada varias veces. Finalmente, los sedimentos de color gris pizarra oscuro (NCH/PrGO0.2, NCH/PrGO0.4, NCH/PrGO0.6 y NCH/PrGO0.8) se recogieron y secaron a 60 °C durante la noche.

Los aparatos y métodos se describen en la información de respaldo.

En resumen, se sintetizó un nuevo nanocompuesto de Ni/Co-Hemin MOF/PrGO como material activo para un supercondensador híbrido de alto rendimiento. Posteriormente, este nanocompuesto se caracterizó mediante diferentes técnicas espectroscópicas (XRD, XPS y FT-IR) y microscópicas (FE-SEM y TEM). Este nanocompuesto demuestra excelentes propiedades electroquímicas, incluida una alta capacidad específica de 963 C g-1 a 1,0 A g-1 (68,3 %) retenida después de aumentar la densidad de corriente 20 veces) y una buena vida útil cíclica. Las ventajas de la composición de MOF con material a base de carbono como GO que está dopado con heteroátomo son (1) alta conductividad, (2) no toxicidad, (3) alta porosidad, (4) alta superficie interna y específica, (5) síntesis fácil, (6) buena estabilidad, (7) sintonizabilidad química y estructural, (8) propiedades mecánicas y electrónicas superiores, (9) bajo costo, (10) mejora los portadores de carga, (11) aumenta la propiedad de pseudocapacitancia , (12) efecto sinérgico del bimetálico y (13) previene la aglomeración. Además, Hemin es un ligando prometedor para sintetizar MOF que se utiliza por primera vez en aplicaciones de supercondensadores y tiene algunas ventajas, como una estructura de bajo costo, no tóxica y altamente conjugada. Además, el AHSC se ensambló en Ni/Co-Hemin MOF/PrGO/NF (como electrodo positivo) y CA (como electrodo negativo), lo que dio como resultado una capacidad específica de 281 C g-1 con una alta densidad de energía de 70,3. Wh kg−1 y densidad de potencia de 0,9 kW kg−1. El excelente rendimiento electroquímico confirma el potencial de Ni/Co-Hemin MOF/PrGO como material activo para AHSC para futuros sistemas de almacenamiento de energía utilizados en dispositivos electrónicos y vehículos. Finalmente, este trabajo tiene como objetivo mostrar la perspectiva del hemin (un producto natural) basado en MOF para sistemas de almacenamiento de energía.

Los conjuntos de datos que respaldan las conclusiones de este artículo se incluyen en el artículo.

Liu, C., Li, F., Lai-Peng, M. y Cheng, HM Materiales avanzados para almacenamiento de energía. Adv. Madre. 22, 28–62 (2010).

Artículo CAS Google Scholar

Barazandeh, M. & Kazemi, SH Electrodo supercondensador independiente de alto rendimiento basado en nanoestructuras de sulfuro de níquel cobalto recubiertas de polipirrol. Ciencia. Rep. 12, 4628 (2022).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Dincer, I. Energías renovables y desarrollo sostenible: una revisión crucial. Renovar. Sostener. Energía Rev. 4, 157–175 (2000).

Artículo de Google Scholar

Shahsavari, A. & Akbari, M. Potencial de la energía solar en los países en desarrollo para reducir las emisiones relacionadas con la energía. Renovar. Sostener. Energía Rev. 90, 275–291 (2018).

Artículo CAS Google Scholar

Gu, C. y Li, H. Revisión sobre la investigación y las aplicaciones del aprendizaje profundo en la energía eólica y undimotriz. Energías 15, 1510 (2022).

Artículo de Google Scholar

Olabi, AG & Abdelkareem, MA Energías renovables y cambio climático. Renovar. Sostener. Energía Rev. 158, 112111 (2022).

Artículo CAS Google Scholar

Wang, L. y col. Estructuras metalorgánicas para almacenamiento de energía: baterías y supercondensadores. Coordinación. Química. Rev. 307, 361–381 (2016).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Raza, W. et al. Avances recientes en la tecnología de supercondensadores. Nano Energía 52, 441–473 (2018).

Artículo CAS Google Scholar

Zhang, LL & Zhao, XS Materiales a base de carbono como electrodos de supercondensadores. Química. Soc. Rev. 38, 2520–2531 (2009).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Yan, J., Liu, T., Liu, X., Yan, Y. y Huang, Y. Materiales basados ​​en estructuras metalorgánicas para aplicaciones de supercondensadores flexibles. Coordinación. Química. Rev. 452, 214300 (2022).

Artículo CAS Google Scholar

Sanati, S., Rezvani, Z., Abazari, R., Hou, Z. & Dai, H. Nanocompuestos jerárquicos de hidróxido doble en capas de CuAl / CoWO 4 con eficiencia mejorada para su uso en supercondensadores con estabilidad de ciclo prolongado. Nuevo J. Chem. 43, 15240–15248 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Simon, P. & Gogotsi, Y. Materiales para condensadores electroquímicos. En Nanociencia y tecnología: una colección de reseñas de Nature Journals 320–329 (World Scientific, 2010).

Google Académico

Zhi, M., Xiang, C., Li, J., Li, M. y Wu, N. Electrodos compuestos nanoestructurados de óxido de carbono y metal para supercondensadores: una revisión. Nanoescala 5, 72–88 (2013).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Sajjad, M., Khan, MI, Cheng, F. y Lu, W. Una revisión de los criterios de selección de evaluación del rendimiento de electrolitos acuosos para supercondensadores asimétricos avanzados. J. Almacenamiento de energía 40, 102729 (2021).

Artículo de Google Scholar

Wang, Y. et al. Progresos recientes en materiales a base de carbono para electrodos de supercondensadores: una revisión. J. Mater. Ciencia. 56, 173–200 (2021).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Sajjad, M. y col. Nanocubos de CdO decorados en láminas de rGO como nuevo material de electrodo positivo de alta conductividad para supercondensador híbrido. J. Compd. de aleaciones. 938, 168462 (2023).

Artículo CAS Google Scholar

Iqbal, MZ, Amjad, N. & Khan, MW Estructura metal-orgánica como nuevos materiales de electrodos para aplicaciones híbridas de batería-supercondensador. ChemElectroChem 9, e202200036 (2022).

Google Académico

Furukawa, H., Cordova, KE, O'Keeffe, M. y Yaghi, OM La química y aplicaciones de estructuras organometálicas. Ciencia 341, 1230444 (2013).

Artículo PubMed Google Scholar

Pan, Y. et al. Modificación postsintética de NU-1000 para diseñar un nanocompuesto que contiene polioxometalato con un rendimiento óptico no lineal de tercer orden mejorado. Inorg. Química. 61, 18873–18882 (2022).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Batten, SR y cols. Terminología de estructuras organometálicas y polímeros de coordinación (Recomendaciones IUPAC 2013). Pura aplicación. Química. 85, 1715-1724 (2013).

Artículo CAS Google Scholar

Li, H., Eddaoudi, M., O'Keeffe, M. y Yaghi, OM Diseño y síntesis de una estructura organometálica excepcionalmente estable y altamente porosa. Naturaleza 402, 276–279 (1999).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Huang, S. y col. La aplicación de estructuras organometálicas y sus derivados para supercondensadores. Nanomateriales 10, 2268 (2020).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Abazari, R., Amani-Ghadim, AR, Slawin, AMZ, Carpenter-Warren, CL y Kirillov, AM Estructura bimetálica-orgánica de Mn0.5Zn0.5 con pilares de capas no calcinadas como electrocatalizador prometedor para la reacción de evolución de oxígeno. Inorg. Química. 61, 9514–9522 (2022).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Gao, H. y col. Revisión de estructuras organometálicas prístinas para supercondensadores: avances recientes y perspectivas. Combustibles energéticos 35, 12884–12901 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Sajjad, M. & Lu, W. Regulación del cátodo NCS/α-MnO2 de alta capacitancia específica y un ánodo α-Fe2O3/rGO de ventana de potencial amplio para la construcción de 2,7 V para supercondensadores asimétricos acuosos de alto rendimiento. J. Almacenamiento de energía 44, 103343 (2021).

Artículo de Google Scholar

Sajjad, M. y col. Ánodo compuesto de polímero orgánico poroso/rGO a base de fosfina y cátodo de nanocables de α-MnO2 que permiten de forma cooperativa supercondensadores acuosos asimétricos de alto voltaje. J. Almacenamiento de energía 40, 102772 (2021).

Artículo de Google Scholar

Wang, G., Zhang, L. y Zhang, J. Una revisión de materiales de electrodos para supercondensadores electroquímicos. Química. Soc. Rev. 41, 797–828 (2012).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Pandolfo, AG & Hollenkamp, ​​AF Propiedades del carbono y su papel en los supercondensadores. J. Fuentes de energía 157, 11–27 (2006).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Wang, H. & Cui, Y. Nanodiamantes para energía. Energía de carbono 1, 13-18 (2019).

Artículo de Google Scholar

Fan, X. y col. Preparación y propiedades supercapacitivas del hidrogel de óxido de grafeno reducido dopado con fósforo. Electrochim. Acta 330, 135207 (2020).

Artículo CAS Google Scholar

Sun, Z. y col. Nanoestructuras de óxido de hierro huecas y con cáscara de yema sobre grafeno de pocas capas en baterías de iones de litio. Química. EUR. 20 de julio de 2022-2030 (2014).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Xu, Y., Sheng, K., Li, C. y Shi, G. Hidrogel de grafeno autoensamblado mediante un proceso hidrotermal de un solo paso. ACS Nano 4, 4324–4330 (2010).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Xu, H. y col. Síntesis de hidrogeles tridimensionales de grafeno/polianilina dopados con nitrógeno para aplicaciones de supercondensadores de alto rendimiento. J. Mater. Ciencia. Madre. Electrón. 28, 10674–10683 (2017).

Artículo CAS Google Scholar

Tian, ​​Y., Mei, R., Xue, D., Zhang, X. y Peng, W. Evolución mejorada de hidrógeno electrocatalítico en grafeno mediante ingeniería de defectos y co-dopaje de heteroátomos. Electrochim. Acta 219, 781–789 (2016).

Artículo CAS Google Scholar

Li, R., Wei, Z., Gou, X. y Xu, W. Nanohojas de grafeno dopadas con fósforo como electrocatalizadores eficientes de reducción de oxígeno sin metales. RSC Avanzado. 3, 9978–9984 (2013).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Lee, H., Paeng, K. y Kim, IS Una revisión de la modulación del dopaje en el grafeno. Sintetizador. Reunió. 244, 36–47 (2018).

Artículo CAS Google Scholar

Él, J. et al. Nanocompuestos inteligentes de estructuras orgánicas metálicas de Cu-hemina para la biodetección electroquímica de glucosa. Ciencia. Representante 6, 1–9 (2016).

Artículo de Google Scholar

Xie, S., Ye, J., Yuan, Y., Chai, Y. y Yuan, R. Una estructura hemin@ metal-orgánica multifuncional y su aplicación para construir un aptasensor electroquímico para la detección de trombina. Nanoescala 7, 18232–18238 (2015).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Li, S. y col. Interacción electrónica mejorada en el compuesto hemin@Ni(OH)2 para una evolución electrocatalítica eficiente del oxígeno. J. Compd. de aleaciones. 892, 161780 (2022).

Artículo CAS Google Scholar

Yang, Z. y col. Síntesis fácil de catalizador Fe-NC a base de hemina mediante efecto de confinamiento de MgAl-LDH para la reacción de reducción de oxígeno. Aplica. Navegar. Ciencia. 573, 151505 (2022).

Artículo CAS Google Scholar

Shen, H. & Gele, A. Síntesis sencilla de nanofibras de carbono a base de lignina dopadas con N decoradas con óxidos de hierro para electrodos de supercondensadores flexibles. Inorg. Química. Comunitario. 128, 108607 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Lu, Y. y col. Síntesis de efecto conjugado a base de hemina de catalizadores de Fe-N/CNT para mejorar la reducción de oxígeno. Nuevo J. Chem. 45, 6940–6949 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Kigozi, M. y col. Síntesis y caracterización de óxido de grafeno a partir de escamas de grafito extraídas localmente y sus aplicaciones en supercondensadores. Resultados Mate. 7, 100113 (2020).

Artículo de Google Scholar

Jahan, M., Bao, Q. y Loh, KP Compuesto MOF de grafeno-porfirina electrocatalíticamente activo para la reacción de reducción de oxígeno. Mermelada. Química. Soc. 134, 6707–6713 (2012).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Alizadeh, N., Salimi, A., Hallaj, R., Fathi, F. y Soleimani, F. Estructura metalorgánica de ni-hemina con actividad catalítica de peroxidasa altamente eficiente: hacia la detección colorimétrica de células cancerosas y terapias dirigidas. J. Nanobiotecnología. 16, 1-14 (2018).

Artículo de Google Scholar

Gu, C.-J. et al. Nanohíbridos reducidos de óxido de grafeno-Hemin-Au: síntesis sencilla en un solo recipiente y actividad electrocatalítica mejorada para la reducción del peróxido de hidrógeno. Biosens. Bioelectrón. 78, 300–307 (2016).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Yu, X., Kang, Y. & Park, HS Codopaje con azufre y fósforo de aerogeles de grafeno jerárquicamente porosos para mejorar el rendimiento del supercondensador. Carbono 101, 49–56 (2016).

Artículo CAS Google Scholar

Wen, Y., Wang, B., Huang, C., Wang, L. y Hulicova-Jurcakova, D. Síntesis de grafeno dopado con fósforo y su amplia ventana de potencial en supercondensadores acuosos. Química. Un euro. J. 21, 80–85 (2015).

Artículo CAS Google Scholar

Li, Y. et al. Material híbrido grafeno-hemina como catalizador eficaz para la oxidación selectiva del enlace CH primario en tolueno. Ciencia. Representante 3, 1–7 (2013).

Google Académico

Du, H., Wang, C. & Lv, J. Morfologías controlables de la estructura núcleo-cubierta de Co3O4 @ MnO2 cultivada sobre espuma de níquel y su comportamiento de supercondensador. Comun de Estado Sólido. 277, 19-24 (2018).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Liu, D., Fu, C., Zhang, N., Zhou, H. y Kuang, Y. Hidrogel de grafeno dopado con nitrógeno poroso tridimensional para supercondensadores de alta densidad de energía. Electrochim. Acta 213, 291–297 (2016).

Artículo CAS Google Scholar

Naghsh, E., Sabahi, MF y Beheshti, S. Preprocesamiento conjunto de múltiples conjuntos de datos para mejorar la separación de fuentes. Proceso de señal IEEE. Letón. 26, 1917-1921 (2019).

ADS del artículo Google Scholar

Yu, X. et al. Esclarecer el almacenamiento de carga redox superficial de grafenos incorporados en fósforo con arquitecturas jerárquicas. Nano Energía 15, 576–586 (2015).

Artículo CAS Google Scholar

Sajjad, M. y col. Síntesis a baja temperatura de microflores de seleniuro de cobre 3D para supercondensadores de alto rendimiento. Madre. Letón. 314, 131857 (2022).

Artículo CAS Google Scholar

Dong, T., Zhang, X., Wang, P., Chen, H.-S. & Yang, P. Esferas huecas jerárquicas de fosfuro de níquel-cobalto incrustadas en óxido de grafeno reducido dopado con P hacia una actividad electroquímica superior. Carbono 149, 222–233 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Zhang, X. y col. Estructuras metálicas orgánicas bimetálicas de níquel/cobalto nanohojas ultrafinas con rendimiento mejorado para supercondensadores. J. Compd. de aleaciones. 825, 154069 (2020).

Artículo CAS Google Scholar

Ensafi, AA, Heydari-Soureshjani, E., Taghipour-Jahromi, AR y Rezaei, B. Estructura orgánica metálica bimetálica derivada tanto para supercondensadores similares a baterías (estudio de electrolitos) como para reacciones de desprendimiento de hidrógeno. Electrochim. Acta 395, 139192 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Ye, C. et al. MOF de Ni-Co estables derivados de la coordinación para supercondensadores plegables de estado sólido con alta energía específica. J. Mater. Química. A 7, 4998–5008 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Cao, Y. et al. Estructuras de redes interpenetrantes ensambladas mediante poliedros NiCo-MOF-74 entrelazados con nanotubos PPY, tipo "cadena de caramelos confitados", para supercondensadores de alto rendimiento. Surf de coloides. Fisicoquímica. Ing. Aspectos 646, 128954 (2022).

Artículo CAS Google Scholar

Sun, S., Huang, M., Wang, P. & Lu, M. Síntesis hidrotermal controlable de Ni / Co MOF como materiales de electrodos híbridos avanzados para supercondensadores. J. Electroquímica. Soc. 166, A1799 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Nie, G., Deng, H., Huang, J. y Wang, C. Formación asistida por ácido fítico de aerogel de grafeno dopado con fósforo como material de electrodo para supercondensador de alto rendimiento. En t. J. Electroquímica. Ciencia 15, 12578–12586 (2020).

Artículo CAS Google Scholar

Ehrnst, Y. et al. Plantilla acústica: Síntesis rápida de heteroestructuras independientes de óxido de grafeno/MOF cuasi-2D para aplicaciones de supercondensadores. J. Mater. Química. A 10, 7058–7072 (2022).

Artículo CAS Google Scholar

Descargar referencias

Los autores desean agradecer a la Fundación Nacional de Ciencias de Irán, subvención no. 98012523, para apoyar este trabajo.

Departamento de Química, Universidad Tecnológica de Isfahan, Isfahan, 84156-83111, Irán

Kimia Zarean Mousaabadi, Ali A. Ensafi y Behzad Rezaei

Departamento de Química y Bioquímica, Universidad de Arkansas, Fayetteville, AR, 72701, EE. UU.

Ali A. Ensafi

Departamento de Ingeniería Eléctrica, Informática y Biomédica, Universidad Metropolitana de Toronto, Toronto, Canadá

Erfan Naghsh

Instituto de Química, Academia China de Ciencias, Beijing, 100190, China

Jin Song Hu

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KZM: Conceptualización, metodología, investigación y redacción—borrador original. AAE: supervisión, conceptualización, curación de datos, validación, redacción, revisión y edición. ES: conceptualización y metodología. J.-SH: validación, revisión y edición; BR: asesor y validación.

Correspondencia a Ali A. Ensafi.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Mousaabadi, KZ, Ensafi, AA, Naghsh, E. et al. Estructura metálica-orgánica dual de Ni/Co-hemin-PrGO para supercondensador híbrido asimétrico de alto rendimiento. Informe científico 13, 12422 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-39553-0

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Recibido: 31 de enero de 2023

Aceptado: 26 de julio de 2023

Publicado: 01 de agosto de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-39553-0

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