合理构建空心多孔CoSe2纳米阵列应用于高性能的非对称电容器与电催化析氧反应
近年来，超级电容器作为一种重要的储能设备，由于其高的功率密度、好的循环稳定性、低廉的成本和环境友好等特点受到了广泛的关注。然而低的能量密度限制了超级电容器的大规模的应用，所以在保证其功率的同时提高能量密度是研究工作的重点。根据超级电容器的能量密度公式E = 1/2CV2，我们可以发现其能量密度主要由电压窗口V和比容量C所决定。由于电解水电势（理论值为1.23 V vs RHE）的存在, 导致在有水的存在下，电容器的电压窗口V无法得到有效提高。而比电容C主要由电极材料的特性所决定，包括高的导电性、高的比表面积、高的电化学活性、高的理论比容量和高的化学稳定性。目前，传统的金属氧化物、氢氧化物和硫氧化物等已经被广泛应用于超级电容器，然而低的导电性、低的化学活性和低的化学稳定性限制了他们进一步的应用。
金属硒化物在染料敏化和电催化里已经被报道了具有高的电化学活性及好的电化学稳定性。同时，得益于Se原子的类金属特性，金属硒化物往往具有高的导电性。结合超级电容器和金属硒化物的特性，合理的构建高比表面积、高导电率、高化学活性和高稳定性的金属硒化物应用于超级电容器是很有必要的。
本课题组博士生陈甜与武汉理工大学刘金平教授和新加坡国立大学官操博士合作，利用简单的水热方法硒化传统的CoO阵列，由于Co离子的柯达尔效应，在水热过程中形成了空心多孔的CoSe2的纳米阵列。合成的CoSe2具有高的比表面积和高的电导率。作为超级电容器电极材料，CoSe2实现了759.5 F g-1（放电电流为1 mA cm-2）的比容量和好的循环稳定性。同时，我们首次揭示了CoSe2的赝电容反应机制是由于CoSe2的活化形成了Co(OH)2和CoOOH。基于CoSe2组装的非对称电容器在1914.7 W kg-1的高功率密度下依然实现了32.2 Wh kg-1的能量密度。由于这种空心多孔的CoSe2在超级电容器里优异的表现，其作为析氧电催化剂同样被研究。作为析氧电催化剂，CoSe2在15 mA cm-2的电流下实现了低的电势（1.42 V vs RHE）和好的稳定性（在1.42 V vs RHE的计时电流下10 h不衰减）。该研究工作为合成多空材料提供了新的思路。该研究成果以题为“Rational Construction of Hollow Core-Branch CoSe2 Nanoarrays for High-Performance Asymmetric Supercapacitor and Efficient Oxygen Evolution”被发wiley出版的《Small》杂志接受发表。
该工作得到了国家科技部863计划，国家自然科学基金委等相关项目的支持。
