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探究Ni<sub>x</sub>Sn<sub>2x</sub>S<sub>4x</sub>硫代尖晶石与多壁碳纳米管（MWCNTs）的协同效应及其在染料敏化太阳能电池、析氢反应和超级电容器中的性能提升

DOI：10.1039/D0DT00839G 期刊：Dalton Transactions 出版年份：2020 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 通过简便方法合成了具有类硫代尖晶石结构的三功能硫化镍锡(NixSn2xS4x)与多壁碳纳米管(MWCNTs)复合材料(M–NixSn2xS4x)。采用密度泛函理论(DFT)研究了该复合材料的晶胞排列，理论分析合理推断出硫代尖晶石与MWCNTs之间存在协同效应。M–NixSn2xS4x复合材料展现出高金属导电性和优异电催化活性：作为染料敏化太阳能电池(DSSCs)对电极时，在氟掺杂氧化铟锡(FTO)基底上达到4.67%效率（对比Pt的5.23%）；作为析氢反应(HER)催化剂时性能媲美Pt，在石墨片电极上表现出良好循环稳定性，10 mA cm-2阴极电流密度下过电位仅-41 mV且塔菲尔斜率为43 mV/dec；作为电容材料时性能突出，替代昂贵泡沫镍集流体时在1 A g-1电流密度下比电容达1,200 F g-1，经15,000次循环后仍保持92.6%的初始容量。
作者： T. Saravanakumar，T. Selvaraju，K.B. Bhojanaa，M. Ramesh，A. Pandikumar，R. Akiland，R. Shankar，S.J. Sardhar Basha
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研究概述 实验方案

研究目的

探究NixSn2xS4x硫代尖晶石与多壁碳纳米管（MWCNTs）复合后，在染料敏化太阳能电池（DSSCs）、析氢反应（HER）及超级电容器中性能提升的协同效应。

研究成果

成功合成了具有硫代尖晶石结构的层级M-NixSn2xS4x纳米复合材料，并通过实验与理论阐释共同验证。该复合材料在染料敏化太阳能电池中展现出优异效率，在析氢反应中过电位低，储能性能卓越且循环稳定性突出，适用于更广泛的电化学应用领域。

研究不足

该研究聚焦于NixSn2xS4x硫代尖晶石与多壁碳纳米管复合材料的合成与表征，及其在染料敏化太阳能电池、析氢反应和超级电容器中的应用。局限性包括需进一步优化复合材料比例，以及探索其他碳同素异形体以提升性能。

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