二维–三维结构混合金属钴–钒–硒化物（Co–V–Se）系统：超级电容器的变革性电极材料

本研究展示了使用二维层状双氢氧化物（CoV-LDH）作为自模板开发混合金属钴–钒–硒化物（Co–V–Se），通过探索不同的硒浓度（CVS-x，其中x = 0.5, 1, 1.5 mmol），采用两步水热法制备超级电容器电极。此外，还研究了使用相应金属前驱体制备的优化硒浓度的直接合成钴–钒–硒化物（CVS-D）系统以作比较。XRD和拉曼光谱的结构表征确认了基于钴–钒的混合金属硒化物的形成，揭示了系统中可能存在的二维–三维共生异质结构，分别具有Co–Se和V–Se区域。电子显微镜分析显示，源于LDH的CVS-0.5展现出中空球形形态，而CVS-D系统则由聚集颗粒组成，形成致密的球形结构。电化学研究表明，CVS-0.5在1 A g–1下获得了467.2 F g–1的高比电容，在20 A g–1下具有73%的显著速率能力，分别比CoV-LDH和CVS-D高出约1.5倍和3倍。此外，采用CVS-0.5的非对称超级电容器装置提供了46.7 Wh kg–1的能量密度和1051.2 W kg–1的功率密度，在10,000次充放电循环中保持约88.7%的电容保持率和97%的库仑效率。这些发现强调了LDH作为独特前驱体的潜力，能够产生具有二维–三维异质结构的混合金属硫化物，为高性能储能应用开发有希望的变革性电极材料。