過(guò)渡金屬硫化物因其高理論比電容和優(yōu)異的電化學(xué)活性引起了廣大研究學(xué)者的興趣。相關(guān)報(bào)道從理論和實(shí)驗(yàn)上都表明合理設(shè)計(jì)和制備可控微觀形貌和結(jié)構(gòu)是提高硫化鎳儲(chǔ)能性能的有效策略,。為進(jìn)一步提高NiS電極材料性能,，近日，煙臺(tái)大學(xué)環(huán)境與材料工程學(xué)院杜偉教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)際知名期刊Chemical Engineering Journal（中科院一區(qū)TOP,，IF:13.273）上連發(fā)兩篇題為“Morphology controlled hierarchical NiS/carbon hexahedrons derived from nitrilotriacetic acid-assembly strategy for high-performance hybrid supercapacitors”（通訊作者為杜偉教授）和“Embedding NiS nanoflakes in electrospun carbon fibers containing NiS nanoparticles for hybrid supercapacitors”（通訊作者為杜偉教授和解秀波副教授）的高水平研究論文,。
該團(tuán)隊(duì)提出了一種次氮基三乙酸（NTA）輔助水熱制備金屬硫化物電極材料的創(chuàng)新策略。該策略巧妙利用了NTA的絡(luò)合作用,，在實(shí)現(xiàn)碳材料和NiS的牢固結(jié)合的同時(shí),，有效調(diào)控了復(fù)合材料單元結(jié)構(gòu)的微觀形態(tài)，其形貌演變?nèi)鐖D1所示,。得益于分層組裝模式和穩(wěn)定鍵合的協(xié)同作用,，優(yōu)化后的NiS/碳電極（NiS/NTA-2）在1.0 A g-1下具有1530.4 F g-1的優(yōu)異比電容和5000次循環(huán)后85.6%的出色循環(huán)穩(wěn)定性。所構(gòu)建的NiS/NTA-2//AC混合超級(jí)電容器具有高達(dá)35.1 Wh kg-1的能量密度,。該策略利用金屬絡(luò)合物獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì),，顯著提升了超級(jí)電容器的儲(chǔ)能效果，為相關(guān)研究提供了新思路,。（論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.133673）
圖1NiS/碳六面體復(fù)合材料的形貌示意圖
此外,，該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了一種新穎且可擴(kuò)展的“內(nèi)外協(xié)同”策略來(lái)全面提升超級(jí)電容器的電化學(xué)性能。通過(guò)該策略將尺寸均勻的NiS納米顆粒通過(guò)靜電紡絲技術(shù)封裝在碳纖維的內(nèi)部區(qū)域作為氧化還原活性劑,，不但賦予電極法拉第電容,，而且有效地避免了納米顆粒的聚集。同時(shí),，均勻分布的NiS納米片通過(guò)浸漬-硫化過(guò)程牢固地嵌入在碳纖維的外表面,，顯著擴(kuò)大了離子擴(kuò)散區(qū)域，并緩解了體積膨脹,，如圖3所示,。特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使NiSNF/CF@NiSNP-3電極在1.0 A g-1下具有高達(dá)1691.1 F g-1的比電容。組裝的NiSNF/CF@NiSNP-3//AC混合超級(jí)電容器的最大能量密度和功率密度高達(dá)31.2 Wh kg-1和4004.3 W kg-1,。這種“內(nèi)外結(jié)構(gòu)同時(shí)利用”的設(shè)計(jì)為增強(qiáng)纖維類電極材料的儲(chǔ)能效果提供了有吸引力和指導(dǎo)性的見(jiàn)解,，并且可以被擴(kuò)展應(yīng)用到各類能源材料系統(tǒng)之中。（論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.137262）
圖2NiSNF/CF@NiSNP復(fù)合材料的（a）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念和（b）制備流程示意圖
杜偉教授長(zhǎng)期致力于碳基復(fù)合材料的制備及器件應(yīng)用研究,，已完成國(guó)家自然科學(xué)基金和山東省中青年科學(xué)家獎(jiǎng)勵(lì)基金各1項(xiàng),，山東省研究生教育創(chuàng)新項(xiàng)目1項(xiàng)，參與省部級(jí)以上項(xiàng)目7項(xiàng)。在Chemical Engineering Journal,，Journal of Colloid and Interface Science,，ACS Applied Materials & Interfaces，Nanoscale等國(guó)際高水平學(xué)術(shù)期刊發(fā)表SCI論文80余篇,，被引用2000余次,。應(yīng)出版社邀請(qǐng)，成為ChemicalEngineeringJournal,、Journal ofMaterialsChemistry A,、ElectrochimicaActa、Journal ofAlloys andCompounds,、Journal ofEnergyChemistry等雜志審稿人,。
