双重包裹FeOOH量子点可在高电压离子液体中实现出色的能量存储

图1. FQDs/CNTC的 形貌和结构表征

(a) 低分辨率和b) 高分辨率下导电Ti ₃C ₂纳米片的TEM图像；

(c) 低分辨率和d) 高分辨率下多孔g-C ₃N ₄纳米片的TEM图像；

(e) 由g-C ₃N ₄和Ti ₃C ₂双重包裹FQDs形成的FQDs/CNTC电极的TEM图像；

(f, g) 是(e)图中红色虚线区域的高分辨率TEM图像；

(h) FQDs/CNTC的结构示意图；

(i) FQDs/CNTC的元素分布图；

(j) FQDs/CNTC的AFM图；

(k) FQDs/CNTC的XPS全谱；

(l) FQDs/CNTC中Fe 2p的高分辨XPS图。

图2. FQDs/CNTC电极在离子液体中的电化学性能测试

(a) CNTC与FQDs/CNTC电极在离子液体中CV曲线的比较；

(b) 在不同扫速下，FQDs/CNTC电极在离子液体中的CV曲线和相应的比电容；

(d) FQDs/CNTC电极在离子液体中电化学行为的示意图；

(e) 伏安响应下，非扩散控制的电容范围（阴影区域）；

(f) 不同扫描速率下，扩散控制和非扩散控制的电容贡献率；

(g) 不同电流密度下，FQDs/CNTC电极在离子液体中的GCD曲线；

(h) 在充放电过程中，FQDs/CNTC电极中Fe 2p的XPS谱图；

(i) 不同电流密度下，FQDs/CNTC电极在离子液体中对应的比容量。

图3. FQDs/CNTC电极@离子液体电解质界面的研究

(a) FQDs/CNTC电极和FQDs/ACNF（FQDs直接在碳纤维布上生长）电极在离子液体电解质中的CV曲线对比；

(b) FQDs/CNTC和FQDs/ACNF电极在离子液体电解质中界面微分方程的Cd-E曲线；

(c) FQDs/CNTC和FQDs/ACNF电极与离子液体电解质形成的界面双电层结构。

图4. FQDs/CNTC电极在离子液体中扩散动力学的分析

(a) FQDs/CNTC和FQDs/ACNF电极在离子液体中的Nyquist曲线和(b) 扩散系数曲线的比较；

(c) 离子液体的液滴在FQDs/ACNF和FQDs/CNTC电极上的接触角和固体表面自由能的对比。

图5. FQDs/CNTC电极在离子液体中的电化学过程示意图

图6. 基于离子液体凝胶电解质形成的柔性电容器的性能及应用

(a) 柔性电容器在不同扫描率下的CV曲线，插图是柔性电容器的数码照片；

(b) 柔性电容器的GCD曲线和Ragone曲线；

(d) 在平直和弯曲状态下，柔性电容器的循环寿命，插图显示了弯曲状态下柔性电容器的供电；

(e) 通过串联或并联的设计，柔性电容器为各种便携式和可穿戴电子设备供电的数码照片；

(f) 在实际应用中，柔性电容器获取可持续能源的图像。

【结论】

该团队开发出一种新型的赝电容QDs电极用于高电压的离子液体基超级电容器。通过在多孔g-C ₃N ₄和导电Ti ₃C ₂纳米片中双重限域羟基氧化铁QDs来实现有效的赝电容。多孔g-C ₃N ₄和导电Ti ₃C ₂纳米片不仅分别充当电解质离子扩散和电子电荷转移的快速通道，而且还共同提供了一种异质的纳米空间来实现对赝电容QDs的双重保护。结果发现，该赝电容QDs电极组装的离子液体凝胶型柔性电容器表现出高的能量密度（77.12 mWh cm ^-3），高功率密度（6000 mW cm ^-3），以及优越的倍率和循环性能。本研究工作对于赝电容QDs的开发，对于高性能离子液体基储能器件的发展提供了一定的思路。