基于二维层状黑磷的高性能柔性固态超级电容器 - Ingenta Connect.PDF

物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao) April Acta Phys. -Chim. Sin. 2016, 32 (4), 817－818 817 [Highlight] doi: 10.3866/PKU.WHXB201603152 基于二维层状黑磷的高性能柔性固态超级电容器 刘忠范 (北京大学化学与分子工程学院，北京大学纳米化学研究中心，北京100871) 近年来，二维纳米材料以其特殊层状结构与 循环10000 次后，电容维持初始的84.5% ，30000 优良性能作为柔性储能器件电极材料，人们已进 次后仍维持71.8% ；最大能量密度和功率密度分别 行了广泛探索研究，期望发现性能优异的柔性二 达2.47 mWh ∙cm－3 和8.83 W ∙cm－3 。相较于三明治 8,9 维电极材料。 结构的石墨烯固态超级电容器 ，基于二维黑磷的 黑磷作为一种p 型直接带隙层状单元素半导体 固态超级电容器显示出更加优异的循环性能与更 1 高的能量、功率密度。 上世纪60 年代已被发现 ，但对二维层状黑磷的广 2 温福昇、柳忠元教授等研究人员基于二维黑 泛兴趣始于2014 年其在场效应管中的成功应用 ， 近两年相关研究激增。研究发现，二维黑磷维持 磷制备的柔性固态超级电容器器件，其优异的储 直接带隙，随层数减少，可在~0.3 －2.2 eV 范围调 能性能与长寿命展现了二维黑磷在储能领域极大 控，显现出在(光) 电子器件领域的巨大应用前景。 的应用潜力。这一成果于2016 年2 月24 日发表在 此外，相较于石墨层间距(0.36 nm) ，黑磷层间距达 Advanced Materials 上，是首次展现二维黑磷在超 0.53 nm ，研究显示，黑磷作为锂、钠电池电极材 级电容器方面具有深远应用价值的一项工作。编 料，大的层间距有利于离子插入与脱出，展现出 辑Xin Su 在Materials Views 以标题 “Black Phos- 3,4 phorus Unleashes Power of Supercapacitor ”介绍了 优异的储能潜力 。结合二维黑磷的柔性特性，燕 山大学的温福昇、柳忠元教授等研究人员进一步 这一工作，并且评论道 “对工艺参数的优化，包 探索了这一新型二维材料作为柔性电极材料在超 括电导率和黑磷薄膜密度，预计器件的性能将再 级电容器中的应用前景。 一次飞跃，这将接近黑磷纳米片作为电极材料在 人们对二维黑磷在(光) 电子器件应用方面寄 未来可穿戴器件领域的实际应用”。 予了极高的期望。但环境稳定性差，与水汽接 1 References 触，可快速氧化生成磷酸 ，成为实现商业化应用 的主要障碍。最近，人们通过液相剥离法实现了 (1) Bridgman, P. W. Two New Modifications of Phosphorus, 二维纳米层状黑磷的大量制备