Skip to main content
Erschienen in: Journal of Electronic Materials 8/2021

07.06.2021 | Original Research Article

Micro-Spatial Hydrothermal Preparation of Nitrogen-doped Carbon/NiCo2S4 Electrode Material for Supercapacitors

verfasst von: Qingyuan Niu, Zixin Feng, Kezheng Gao, Qiheng Tang, Xiankai Sun, Lizhen Wang

Erschienen in: Journal of Electronic Materials | Ausgabe 8/2021

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Reasonable combination of carbon and pseudocapacitive material in a composite electrode can produce a high-performance supercapacitor. However, the nano-structured pseudocapacitive materials tend to assemble randomly into microscale bulky forms during the preparation of composite electrode materials, which suffer from a low specific surface area and a mechanically weak structure, resulting in poor electrochemical performance. In this article, a nitrogen-doped carbon/NiCo2S4 electrode material was prepared by micro-spatial hydrothermal reaction in the multicellular microstructure of auricularia. The micro-space-multicellular microstructure of auricularia can provide a huge and efficient nucleation center of NiCo2S4 nanomaterials during the hydrothermal reaction. The morphology of nitrogen-doped carbon/NiCo2S4 electrode material can be effectively controlled by changing the amount of metal ions. The stacked NiCo2S4 nanoparticles of the NC/NiCo2S4-6 electrode material exhibit a network-like structure to a certain extent. The maximum mass specific capacitance of the NC/NiCo2S4-6 electrode material is about 1131 F g−1 at a current density of 0.25 A g−1. There is 81.5% retention of its initial capacitance after 10,000 cycles.

Graphic Abstract

The NC/NiCo2S4 electrode material, prepared by micro-spatial hydrothermal reaction in the multicellular microstructure of auricularia, exhibits good electrochemical cycling stability.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Anhänge
Nur mit Berechtigung zugänglich
Literatur
1.
Zurück zum Zitat A. Gonzalez, E. Goikolea, J.A. Barrena, and R. Mysyk, Renew. Sustain. Energy Rev. 58, 1189 (2016).CrossRef A. Gonzalez, E. Goikolea, J.A. Barrena, and R. Mysyk, Renew. Sustain. Energy Rev. 58, 1189 (2016).CrossRef
2.
Zurück zum Zitat G.D. Nie, Y. Zhu, D. Tian, and C. Wang, Chem. Res. Chin. Univ. 39, 1349 (2018). G.D. Nie, Y. Zhu, D. Tian, and C. Wang, Chem. Res. Chin. Univ. 39, 1349 (2018).
3.
Zurück zum Zitat K. Poonam Sharma, A. Arora, and S.K. Tripathi, J. Energy Storage 21, 801 (2019).CrossRef K. Poonam Sharma, A. Arora, and S.K. Tripathi, J. Energy Storage 21, 801 (2019).CrossRef
4.
Zurück zum Zitat Y.F. Wang, L. Zhang, H.Q. Hou, W.H. Xu, G.G. Duan, S.J. He, K.M. Liu, and S.H. Jiang, J. Mater. Sci. 56, 173 (2021).CrossRef Y.F. Wang, L. Zhang, H.Q. Hou, W.H. Xu, G.G. Duan, S.J. He, K.M. Liu, and S.H. Jiang, J. Mater. Sci. 56, 173 (2021).CrossRef
5.
7.
Zurück zum Zitat Z.N. Yu, L. Tetard, L. Zhai, and J. Thomas, Energy Environ. Sci. 8, 702 (2015).CrossRef Z.N. Yu, L. Tetard, L. Zhai, and J. Thomas, Energy Environ. Sci. 8, 702 (2015).CrossRef
8.
Zurück zum Zitat C. Zhong, Y.D. Deng, W.B. Hu, J.L. Qiao, L. Zhang, and J.J. Zhang, Chem. Soc. Rev. 44, 7484 (2015).CrossRef C. Zhong, Y.D. Deng, W.B. Hu, J.L. Qiao, L. Zhang, and J.J. Zhang, Chem. Soc. Rev. 44, 7484 (2015).CrossRef
9.
Zurück zum Zitat J.B. Wu, R.Q. Guo, X.H. Huang, and Y. Lin, J. Power Sources. 243, 317 (2013).CrossRef J.B. Wu, R.Q. Guo, X.H. Huang, and Y. Lin, J. Power Sources. 243, 317 (2013).CrossRef
10.
Zurück zum Zitat Q. Xiong, C. Zheng, H. Chi, J. Zhang, and Z. Ji, Nanotechnology 28, 055405 (2017).CrossRef Q. Xiong, C. Zheng, H. Chi, J. Zhang, and Z. Ji, Nanotechnology 28, 055405 (2017).CrossRef
11.
12.
Zurück zum Zitat X.H. Zheng, L. Yao, Y.P. Qiu, S.R. Wang, and K. Zhang, ACS Appl. Energy Mater. 2, 4335 (2019).CrossRef X.H. Zheng, L. Yao, Y.P. Qiu, S.R. Wang, and K. Zhang, ACS Appl. Energy Mater. 2, 4335 (2019).CrossRef
13.
14.
Zurück zum Zitat J.L. Ge, G. Fan, Y. Si, J.X. He, H.Y. Kim, B. Ding, S.S. Al-Deyab, M. El-Newehy, and J.Y. Yu, Nanoscale 8, 2195 (2016).CrossRef J.L. Ge, G. Fan, Y. Si, J.X. He, H.Y. Kim, B. Ding, S.S. Al-Deyab, M. El-Newehy, and J.Y. Yu, Nanoscale 8, 2195 (2016).CrossRef
15.
Zurück zum Zitat N. Jabeen, A. Hussain, Q.Y. Xia, S. Sun, J.W. Zhu, and H. Xia, Adv. Mater. 29, 1700804 (2017).CrossRef N. Jabeen, A. Hussain, Q.Y. Xia, S. Sun, J.W. Zhu, and H. Xia, Adv. Mater. 29, 1700804 (2017).CrossRef
16.
Zurück zum Zitat T.F. Yi, J.J. Pan, T.T. Wei, Y.W. Li, and G.Z. Cao, Nano Today. 33, 100894 (2020).CrossRef T.F. Yi, J.J. Pan, T.T. Wei, Y.W. Li, and G.Z. Cao, Nano Today. 33, 100894 (2020).CrossRef
17.
Zurück zum Zitat S.H. Zhao, Z.B. Yang, W.W. Xu, Q.Y. Zhang, X.M. Zhao, and X. Wen, Electrochim. Acta 297, 334 (2019).CrossRef S.H. Zhao, Z.B. Yang, W.W. Xu, Q.Y. Zhang, X.M. Zhao, and X. Wen, Electrochim. Acta 297, 334 (2019).CrossRef
18.
Zurück zum Zitat Z.H. Yang, X. Zhu, K. Wang, G. Ma, H. Cheng, and F.F. Xu, Appl. Surf. Sci. 347, 690 (2015).CrossRef Z.H. Yang, X. Zhu, K. Wang, G. Ma, H. Cheng, and F.F. Xu, Appl. Surf. Sci. 347, 690 (2015).CrossRef
19.
Zurück zum Zitat F. Li, R.C. Xu, Y.M. Li, F. Liang, D.F. Zhang, W.F. Fu, and X.J. Lv, Carbon 145, 521 (2019).CrossRef F. Li, R.C. Xu, Y.M. Li, F. Liang, D.F. Zhang, W.F. Fu, and X.J. Lv, Carbon 145, 521 (2019).CrossRef
20.
Zurück zum Zitat Y.F. Yuan, L.W. Ye, D. Zhang, F. Chen, M. Zhu, L.N. Wang, S.M. Yin, G.S. Cai, and S.Y. Guo, Electrochim. Acta 299, 289 (2019).CrossRef Y.F. Yuan, L.W. Ye, D. Zhang, F. Chen, M. Zhu, L.N. Wang, S.M. Yin, G.S. Cai, and S.Y. Guo, Electrochim. Acta 299, 289 (2019).CrossRef
21.
Zurück zum Zitat Y. Wu, Y.F. Yuan, J.Y. Xiang, S.M. Yin, and S.Y. Guo, Polyhedron 170, 101 (2019).CrossRef Y. Wu, Y.F. Yuan, J.Y. Xiang, S.M. Yin, and S.Y. Guo, Polyhedron 170, 101 (2019).CrossRef
22.
Zurück zum Zitat X.F. Chen, Y. Huang, K.C. Zhang, X.S. Feng, and S.P. Li, J. Alloys Compd. 686, 905 (2016).CrossRef X.F. Chen, Y. Huang, K.C. Zhang, X.S. Feng, and S.P. Li, J. Alloys Compd. 686, 905 (2016).CrossRef
23.
Zurück zum Zitat X.H. Xiong, G. Waller, D. Ding, D.C. Chen, B. Rainwater, B.T. Zhao, Z.X. Wang, and M.L. Liu, Nano Energy 16, 71 (2015).CrossRef X.H. Xiong, G. Waller, D. Ding, D.C. Chen, B. Rainwater, B.T. Zhao, Z.X. Wang, and M.L. Liu, Nano Energy 16, 71 (2015).CrossRef
24.
Zurück zum Zitat Z.P. Ma, G.J. Shao, Y.Q. Fan, G.L. Wang, J.J. Song, and D.J. Shen, ACS Appl. Mater. Interfaces. 8, 9050 (2016).CrossRef Z.P. Ma, G.J. Shao, Y.Q. Fan, G.L. Wang, J.J. Song, and D.J. Shen, ACS Appl. Mater. Interfaces. 8, 9050 (2016).CrossRef
25.
Zurück zum Zitat Y.F. Tang, S.J. Chen, S.C. Mu, T. Chen, Y.Q. Qiao, S.X. Yu, and F.N. Gao, ACS Appl. Mater. Interfaces. 8, 9721 (2016).CrossRef Y.F. Tang, S.J. Chen, S.C. Mu, T. Chen, Y.Q. Qiao, S.X. Yu, and F.N. Gao, ACS Appl. Mater. Interfaces. 8, 9721 (2016).CrossRef
26.
Zurück zum Zitat B.X. Li, Z. Tian, H.J. Li, Z.W. Yang, Y.Z. Wang, and X.M. Wang, Electrochim. Acta 314, 32 (2019).CrossRef B.X. Li, Z. Tian, H.J. Li, Z.W. Yang, Y.Z. Wang, and X.M. Wang, Electrochim. Acta 314, 32 (2019).CrossRef
27.
Zurück zum Zitat Y.P. Liu, Z.L. Li, L. Yao, S.M. Chen, P.X. Zhang, and L.B. Deng, Chem. Eng. J. 366, 550 (2019).CrossRef Y.P. Liu, Z.L. Li, L. Yao, S.M. Chen, P.X. Zhang, and L.B. Deng, Chem. Eng. J. 366, 550 (2019).CrossRef
28.
Zurück zum Zitat X.R. Han, Q. Chen, H. Zhang, Y.H. Ni, and L. Zhang, Chem. Eng. J. 368, 513 (2019).CrossRef X.R. Han, Q. Chen, H. Zhang, Y.H. Ni, and L. Zhang, Chem. Eng. J. 368, 513 (2019).CrossRef
29.
Zurück zum Zitat J.W. Xiao, L. Wan, S.H. Yang, F. Xiao, and S. Wang, Nano Lett. 14, 831 (2014).CrossRef J.W. Xiao, L. Wan, S.H. Yang, F. Xiao, and S. Wang, Nano Lett. 14, 831 (2014).CrossRef
30.
Zurück zum Zitat H.B. Zhang, H. Li, Z.P. Sun, and D.Z. Jia, J. Power Sources. 439, 227082 (2019).CrossRef H.B. Zhang, H. Li, Z.P. Sun, and D.Z. Jia, J. Power Sources. 439, 227082 (2019).CrossRef
31.
Zurück zum Zitat F. Lu, M. Zhou, W.R. Li, Q.H. Weng, C.L. Li, Y.M. Xue, X.F. Jiang, X.H. Zeng, Y. Bando, and D. Golberg, Nano Energy 26, 313 (2016).CrossRef F. Lu, M. Zhou, W.R. Li, Q.H. Weng, C.L. Li, Y.M. Xue, X.F. Jiang, X.H. Zeng, Y. Bando, and D. Golberg, Nano Energy 26, 313 (2016).CrossRef
32.
Zurück zum Zitat Y.R. Zhu, X.B. Ji, Z.B. Wu, and Y. Liu, Electrochim. Acta 186, 562 (2015).CrossRef Y.R. Zhu, X.B. Ji, Z.B. Wu, and Y. Liu, Electrochim. Acta 186, 562 (2015).CrossRef
33.
Zurück zum Zitat W.W. Liu, J. Zhang, Z.Y. Bai, G.P. Jiang, M. Li, K. Feng, L. Yang, Y.L. Ding, T.W. Yu, Z.W. Chen, and A.P. Yu, Adv. Funct. Mater. 28, 1706675 (2018).CrossRef W.W. Liu, J. Zhang, Z.Y. Bai, G.P. Jiang, M. Li, K. Feng, L. Yang, Y.L. Ding, T.W. Yu, Z.W. Chen, and A.P. Yu, Adv. Funct. Mater. 28, 1706675 (2018).CrossRef
34.
Zurück zum Zitat L.L. Jiang, L.Z. Sheng, X. Chen, T. Wei, and Z.J. Fan, J. Mater. Chem. A Mater. 4, 11388 (2016).CrossRef L.L. Jiang, L.Z. Sheng, X. Chen, T. Wei, and Z.J. Fan, J. Mater. Chem. A Mater. 4, 11388 (2016).CrossRef
35.
Zurück zum Zitat H. Zhu, X.L. Wang, F. Yang, and X.R. Yang, Adv. Mater. 23, 2745 (2011).CrossRef H. Zhu, X.L. Wang, F. Yang, and X.R. Yang, Adv. Mater. 23, 2745 (2011).CrossRef
36.
Zurück zum Zitat M. Govindasamy, S. Shanthi, E. Elaiyappillai, S.F. Wang, P.M. Johnson, H. Ikeda, Y. Hayakawa, S. Ponnusamy, and C. Muthamizhchelvan, Electrochim. Acta 293, 328 (2019).CrossRef M. Govindasamy, S. Shanthi, E. Elaiyappillai, S.F. Wang, P.M. Johnson, H. Ikeda, Y. Hayakawa, S. Ponnusamy, and C. Muthamizhchelvan, Electrochim. Acta 293, 328 (2019).CrossRef
37.
Zurück zum Zitat Y. Xiao, Y. Lei, B. Zheng, Gu. Li, Y. Wang, and D. Xiao, RSC Adv. 5, 21604 (2015).CrossRef Y. Xiao, Y. Lei, B. Zheng, Gu. Li, Y. Wang, and D. Xiao, RSC Adv. 5, 21604 (2015).CrossRef
38.
Zurück zum Zitat T. Yang, R. Li, Z. Li, Gu. Zhiguo, G. Wang, and J. Liu, Electrochim. Acta 211, 59 (2016).CrossRef T. Yang, R. Li, Z. Li, Gu. Zhiguo, G. Wang, and J. Liu, Electrochim. Acta 211, 59 (2016).CrossRef
39.
Zurück zum Zitat Y. Song, Z. Chen, Y. Li, Q. Wang, F. Fang, Y.-N. Zhou, Hu. Linfeng, and D. Sun, J. Mater. Chem. A Mater. 5, 9022 (2017).CrossRef Y. Song, Z. Chen, Y. Li, Q. Wang, F. Fang, Y.-N. Zhou, Hu. Linfeng, and D. Sun, J. Mater. Chem. A Mater. 5, 9022 (2017).CrossRef
40.
Zurück zum Zitat L. Estevez, V. Prabhakaran, A.L. Garcia, Y. Shin, J. Tao, A.M. Schwarz, J. Darsell, P. Bhattacharya, V. Shutthanandan, and J.-G. Zhang, ACS Nano 11, 11047 (2017).CrossRef L. Estevez, V. Prabhakaran, A.L. Garcia, Y. Shin, J. Tao, A.M. Schwarz, J. Darsell, P. Bhattacharya, V. Shutthanandan, and J.-G. Zhang, ACS Nano 11, 11047 (2017).CrossRef
41.
Zurück zum Zitat J. Zhang, X. Wang, G. Qi, B. Li, Z. Song, H. Jiang, X. Zhang, and J. Qiao, Carbon 96, 864 (2016).CrossRef J. Zhang, X. Wang, G. Qi, B. Li, Z. Song, H. Jiang, X. Zhang, and J. Qiao, Carbon 96, 864 (2016).CrossRef
42.
Zurück zum Zitat Hu. Lintong, J. Hou, Y. Ma, H. Li, and T. Zhai, J. Mater. Chem. A Mater. 4, 15006 (2016).CrossRef Hu. Lintong, J. Hou, Y. Ma, H. Li, and T. Zhai, J. Mater. Chem. A Mater. 4, 15006 (2016).CrossRef
43.
Zurück zum Zitat L. Hao, L.F. Shen, J. Wang, Y.L. Xu, and X.G. Zhang, RSC Adv. 6, 9950 (2016).CrossRef L. Hao, L.F. Shen, J. Wang, Y.L. Xu, and X.G. Zhang, RSC Adv. 6, 9950 (2016).CrossRef
44.
Zurück zum Zitat Y. Li, F.F. An, H.R. Wu, S.M. Zhu, C.Y.Z. Lin, M.D. Xia, K. Xue, D. Zhang, and K. Lian, J. Power Sources. 427, 138 (2019).CrossRef Y. Li, F.F. An, H.R. Wu, S.M. Zhu, C.Y.Z. Lin, M.D. Xia, K. Xue, D. Zhang, and K. Lian, J. Power Sources. 427, 138 (2019).CrossRef
45.
46.
Zurück zum Zitat Y.Q. Zhao, M. Lu, P.Y. Tao, Y.J. Zhang, X.T. Gong, Z. Yang, G.Q. Zhang, and H.L. Li, J. Power Sources. 307, 391 (2016).CrossRef Y.Q. Zhao, M. Lu, P.Y. Tao, Y.J. Zhang, X.T. Gong, Z. Yang, G.Q. Zhang, and H.L. Li, J. Power Sources. 307, 391 (2016).CrossRef
47.
Zurück zum Zitat J. Zhao, H.W. Lai, Z.Y. Lyu, Y.F. Jiang, K. Xie, X.Z. Wang, Q. Wu, L.J. Yang, Z. Jin, Y.W. Ma, J. Liu, and Z. Hu, Adv. Mater. 27, 3541 (2015).CrossRef J. Zhao, H.W. Lai, Z.Y. Lyu, Y.F. Jiang, K. Xie, X.Z. Wang, Q. Wu, L.J. Yang, Z. Jin, Y.W. Ma, J. Liu, and Z. Hu, Adv. Mater. 27, 3541 (2015).CrossRef
48.
Zurück zum Zitat W.Q. Tian, Q.M. Gao, L.M. Zhang, C.X. Yang, Z.Y. Li, Y.L. Tan, W.W. Qian, and H. Zhang, J. Mater. Chem. A Mater. 4, 8690 (2016).CrossRef W.Q. Tian, Q.M. Gao, L.M. Zhang, C.X. Yang, Z.Y. Li, Y.L. Tan, W.W. Qian, and H. Zhang, J. Mater. Chem. A Mater. 4, 8690 (2016).CrossRef
Metadaten
Titel
Micro-Spatial Hydrothermal Preparation of Nitrogen-doped Carbon/NiCo2S4 Electrode Material for Supercapacitors
verfasst von
Qingyuan Niu
Zixin Feng
Kezheng Gao
Qiheng Tang
Xiankai Sun
Lizhen Wang
Publikationsdatum
07.06.2021
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Electronic Materials / Ausgabe 8/2021
Print ISSN: 0361-5235
Elektronische ISSN: 1543-186X
DOI
https://doi.org/10.1007/s11664-021-09042-z

Weitere Artikel der Ausgabe 8/2021

Journal of Electronic Materials 8/2021 Zur Ausgabe

Neuer Inhalt