Digitální knihovna UPCE přechází na novou verzi. Omluvte prosím případné komplikace. / The UPCE Digital Library is migrating to a new version. We apologize for any inconvenience.

Publikace:
Pinning ultrasmall greigite nanoparticles on graphene for effective transition-metal-sulfide supercapacitors in an ionic liquid electrolyte

Článekopen accesspeer-reviewedpostprint (accepted version)
dc.contributor.authorTalande, Smita V
dc.contributor.authorBakandritsos, Aristides
dc.contributor.authorZdrazil, Lukas
dc.contributor.authorJakubec, Petr
dc.contributor.authorMohammadi, Elmira
dc.contributor.authorTomanec, Ondrej
dc.contributor.authorOtyepka, Michal
dc.contributor.authorPresser, Volker
dc.contributor.authorZboril, Radek
dc.contributor.authorTuček, Jiří
dc.date.accessioned2021-05-15T18:41:50Z
dc.date.available2021-05-15T18:41:50Z
dc.date.issued2020
dc.description.abstractTo meet the future demands for off-grid power, high-performance electrochemical energy storage based on earth-abundant materials is essential. Supercapacitors are attractive in this sense due to their sustainable carbon-based architecture, rapid charging/discharging, and long cycle-life in comparison to battery chemistries. However, hybridizing carbon electrodes with inorganic phases is intensively explored in supercapacitor research to mitigate their low energy content. Iron sulfides are attractive because they are non-toxic and composed of earth-abundant elements, but, despite their hydrophobic nature, they have only been studied in aqueous electrolytes, limiting the energy content due to the narrow voltage stability window of water. Here, exploiting a rapid growth method and a highly functionalized graphene support, we strongly immobilized greigite (Fe3S4) nanoparticles with an ultrasmall size which could not be attained in the absence of graphene. The respective supercapacitor cell was found significantly more electroactive in the ionic liquid electrolyte than in water, boosting the energy content. Furthermore, greigite has high conductivity and fast surface faradaic reactions due to the enzyme-mimicking triple redox state of its thiocubane basic structural unit. Thus, fully reversible and fast redox processes in the expanded voltage-window of the ionic liquid also endowed excellent rate capability, cycling stability, and power. The work demonstrates a pathway, not previously explored, whereby greigite/graphene hybrids can surpass in these aspects top-rated supercapacitor materials.eng
dc.description.abstract-translatedKe splnění budoucích požadavků na energii mimo síť je nezbytné vysoce výkonné skladování elektrochemické energie založené na materiálech bohatých na Zemi. Superkondenzátory jsou v tomto smyslu atraktivní díky své udržitelné architektuře založené na uhlíku, rychlému nabíjení / vybíjení a dlouhé životnosti ve srovnání s chemickými bateriemi. Hybridizace uhlíkových elektrod s anorganickými fázemi se však intenzivně zkoumá ve výzkumu superkapacitorů, aby se zmírnil jejich nízký obsah energie. Sulfidy železa jsou atraktivní, protože jsou netoxické a skládají se z prvků bohatých na Zemi, ale navzdory své hydrofobní povaze byly studovány pouze ve vodných elektrolytech, což omezuje obsah energie v důsledku úzkého okna stability napětí vody. Zde jsme s využitím metody rychlého růstu a vysoce funkcionalizované podpory grafenu silně imobilizovali nanočástice greigite (Fe3S4) s ultravysokou velikostí, které by nebylo možné dosáhnout při absenci grafenu. Příslušný superkondenzátorový článek byl v iontovém kapalném elektrolytu nalezen významně více elektroaktivně než ve vodě, což zvyšuje energetický obsah. Kromě toho má greigit vysokou vodivost a rychlé povrchové faradaické reakce v důsledku trojitého redoxního stavu napodobujícího enzymy své základní strukturní jednotky thiocubanu. Plně reverzibilní a rychlé redoxní procesy v rozšířeném napěťovém okně iontové kapaliny tedy také poskytly vynikající schopnost rychlosti, stabilitu cyklování a výkon. Práce demonstruje cestu, která dosud nebyla prozkoumána, přičemž hybridy greigit / grafen mohou v těchto aspektech překonat špičkové superkondenzátorové materiály.cze
dc.formatnestránkovánocze
dc.identifier.doi10.1039/d0ta06998a
dc.identifier.issn2050-7488
dc.identifier.obd39885488
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/10195/77295
dc.identifier.wos000601282900013
dc.language.isoeng
dc.peerreviewedyeseng
dc.publicationstatuspostprint (accepted version)eng
dc.publisherRoyal Society of Chemistryeng
dc.relation.ispartofJournal of Materials Chemistry A, volume 8, issue: 48eng
dc.relation.publisherversionhttps://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/ta/d0ta06998a#!divAbstract
dc.rightsopen accesseng
dc.subjectelectrochemical propertieseng
dc.subjecthydrothermal synthesiseng
dc.subjectfe foileng
dc.subjectenergyeng
dc.subjectcompositeeng
dc.subjectsulfureng
dc.subjectnanocompositeseng
dc.subjectconversioneng
dc.subjectnanosheetseng
dc.subjectnanotubeseng
dc.subjectelektrochemické vlastnosticze
dc.subjecthydrotermální syntézacze
dc.subjectfe fóliecze
dc.subjectenergiecze
dc.subjectkompozitnícze
dc.subjectsíracze
dc.subjectnanokompozitycze
dc.subjectkonverzecze
dc.subjectnanosetycze
dc.subjectnanotrubicecze
dc.titlePinning ultrasmall greigite nanoparticles on graphene for effective transition-metal-sulfide supercapacitors in an ionic liquid electrolyteeng
dc.title.alternativePřipevnění ultramalých nanočástic greigitu na grafen pro účinné superkondenzátory přechodného kovu a sulfidu v iontovém kapalném elektrolytucze
dc.typeArticleeng
dspace.entity.typePublication

Soubory

Původní svazek

Nyní se zobrazuje 1 - 1 z 1
Načítá se...
Náhled
Název:
D0TA06998A.pdf
Velikost:
2.43 MB
Formát:
Adobe Portable Document Format