中科院深圳先进院成功制备三维黑磷超级电容

中科院深圳先进院成功制备三维黑磷超级电容

近日，中国科学院深圳先进技术研究院余学峰研究员研究小组在黑磷电化学制备及其储能应用领域取得了新的突破。研究团队通过电化学方法成功制备了三维黑磷海绵，并将其应用于全固态超级电容器的开发，展现出优异的电化学性能和稳定性。

黑磷作为一种新型的二维层状材料，近年来在物理、化学、材料科学等领域展现出广泛的应用前景。其独特的性质，如大的比表面积、高的载流子迁移率和良好的机械强度，使其在能量储存和转换领域备受关注。然而，二维黑磷对空气、水和氧化剂的敏感性，以及制备过程中容易发生氧化和片层断裂等问题，一直是研究和应用中的重大挑战。

在本研究中，研究小组通过创新的电化学方法实现了三维黑磷海绵的高效制备。该方法在常温常压的空气环境中进行，仅需3分钟即可完成制备过程。研究人员通过精心设计电解池结构，选择合适的离子尺寸和电解液体系，成功克服了黑磷制备过程中的常见问题，制备出高质量、半交联的三维黑磷海绵。

通过扫描电镜、拉曼光谱、X-射线光电子能谱、透射电镜和原子力显微镜等多种表征手段，以及理论模拟结果，证实了三维黑磷海绵由超大、超薄且未氧化的优质二维磷基组成，其中包含单层磷片，这些磷片通过半交联方式形成稳定的三维结构。

科研人员将制备的三维黑磷海绵作为电极材料，成功开发出全固态超级电容器。该电容器展现出优异的电化学性能：在10 mV/s的扫描速率下，比电容高达80 F/g，远超过以二维黑磷纳米片和块状黑磷为电极材料的电容器。经过15000次充放电循环后，电容仅下降20%，显示出良好的循环稳定性和应用潜力。

这一研究成果不仅为三维黑磷结构的制备提供了新的思路和方法，也为高性能超级电容器的开发开辟了新的途径，具有重要的科学意义和应用前景。

本文原文来自0elem.com