隨著便攜式電子設(shè)備、移動(dòng)電子設(shè)備、電子紡織品和電子皮膚等的快速發(fā)展，對(duì)具有高能量密度和功率密度的高度安全和靈活的能量存儲(chǔ)設(shè)備的需求不斷增大。超級(jí)電容器具有高功率密度、長壽命、寬的工作溫度范圍等特點(diǎn)，但能量密度仍然限制了超級(jí)電容器更廣泛的應(yīng)用，通過構(gòu)筑固態(tài)非對(duì)稱超級(jí)電容器可以有效地?cái)U(kuò)展器件的電壓窗口，從而根據(jù)方程式E=1/2·CV2可以有效地提高能量密度。因此，研究具有良好機(jī)械性能的先進(jìn)固態(tài)非對(duì)稱超級(jí)電容器以滿足市場(chǎng)需求成為近來研究的熱點(diǎn)。

二氧化錳（MnO2）是一種有前景的贗電容材料，由于其理論比容量高（1370Fg-1）、成本低、可用性強(qiáng)并且環(huán)境友好，因此作為正極材料備受關(guān)注，但它們的低電導(dǎo)率和固有的氧化還原反應(yīng)，通常導(dǎo)致實(shí)際比電容較低和循環(huán)穩(wěn)定性較差。量子點(diǎn)（QD）是具有大致球形形狀且直徑在2和8nm之間的金屬或半導(dǎo)體納米顆粒。本文主要介紹了通過Ag量子點(diǎn)修飾納米結(jié)構(gòu)的過渡金屬氧化物電極，來增強(qiáng)其物理參數(shù)并構(gòu)建優(yōu)異的固態(tài)非對(duì)稱超級(jí)電容器。

近日，華中科技大學(xué)郭新教授和魏璐副教授（共同通訊作者），博士生張興艷（一作）等人通過水熱法合成MoO3納米帶、MnO2納米線和Ag量子點(diǎn)，通過簡單的真空抽濾和“浸漬、干燥”過程制備了Ag量子點(diǎn)修飾的MoO3或MnO2（AgQDs/MoO3或AgQDs/MnO2）紙狀自支撐薄膜。該混合納米結(jié)構(gòu)電極表現(xiàn)出優(yōu)異的贗電容性能，具有高的面積比電容，優(yōu)異的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。此外，構(gòu)建了基于AgQDs/MnO2陰極，AgQDs/MoO3陽極和Na2SO4/PVA凝膠電解質(zhì)的固態(tài)非對(duì)稱超級(jí)電容器，該器件具有高能量密度、功率密度和良好的柔性，在高度安全的中性水系電解液中具有高達(dá)2V的穩(wěn)定的工作電壓窗口，裝置的整體電化學(xué)性能優(yōu)于文獻(xiàn)報(bào)道的一些非對(duì)稱超級(jí)電容器。相關(guān)論文以“Silver-Quantum-Dot-ModifiedMoO3andMnO2Paper-LikeFreestandingFilmsforFlexibleSolid-StateAsymmetricSupercapacitors”為題發(fā)表在Small上

AgQDs/MoO3和AgQDs/MnO2薄膜的制備：MoO3納米線、MnO2納米線和Ag量子點(diǎn)均采用水熱法合成。首先，將25mgMoO3納米線（或10mgMnO2納米線）分散到50mL去離子水中，超聲處理15分鐘，通過真空抽濾，將得到的濾餅在120℃下真空干燥，然后剝離，從而得到直徑為40mm的紙狀自支撐薄膜。通過簡單的“浸漬、干燥”過程獲得AgQDs修飾的MoO3或MnO2膜：具體過程是將一片MoO3（或MnO2）膜置于培養(yǎng)皿中，加入一定量的分散在環(huán)己烷中的AgQDs溶液直至浸沒，并保持浸漬2小時(shí)，再在70℃下干燥2小時(shí)。經(jīng)過幾次浸漬、干燥循環(huán)過程后，樣品在250℃下完全干燥2小時(shí)，得到AgQDs/MoO3或AgQDs/MnO2薄膜。固態(tài)非對(duì)稱超級(jí)電容器的制備：固態(tài)非對(duì)稱超級(jí)電容器采用AgQDs/MnO2薄膜作為正極，AgQDs/MoO3薄膜作為負(fù)極，Na2SO4/PVA凝膠作為電解質(zhì)，在組裝超級(jí)電容器之前，首先將電極（沒有任何粘結(jié)劑和導(dǎo)電添加劑的AgQDs/MoO3和AgQDs/MnO2薄膜）和隔膜浸泡在凝膠電解質(zhì)中2小時(shí)，使用不銹鋼片作為集流體將由隔膜分開的兩個(gè)電極組裝在一起，或使用Ni泡沫作為柔性集流體，并用paraffin膜密封得到柔性器件。

通過簡單的“浸漬、干燥”過程使用Ag量子點(diǎn)對(duì)MnO2和MoO3紙狀自支撐薄膜進(jìn)行表面改性是改善混合電極贗電容存儲(chǔ)性質(zhì)的有效策略。由于插層贗電容機(jī)制，AgQDs/MoO3“紙”在0.2mAcm?2下的比電容高達(dá)735.6mFcm?2，而AgQDs/MnO2“紙”在相同電流密度下的比電容值為63.64mFcm?2，兩者均具有良好的倍率性能和優(yōu)異的循環(huán)性能。組裝的固態(tài)非對(duì)稱超級(jí)電容器，以AgQDs/MoO3“紙”為陽極，AgQDs/MnO2“紙”作為陰極，Na2SO4/PVA凝膠作為電解質(zhì)可以在0-2V的電壓范圍內(nèi)可逆地循環(huán)。它具有高的面積比電容（82.66mFcm-2），在13.3mWcm-3（20μWcm-2）的功率密度下具有30.6mWhcm-3（45.92μWhcm-2）的優(yōu)異能量密度，在不同電流密度下具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性，在機(jī)械彎曲作用下具有出色的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)完整性。該策略也可以用于制備其他過渡金屬氧化物薄膜或納米結(jié)構(gòu)，其中Ag量子點(diǎn)的修飾增強(qiáng)作用可以用于多方面領(lǐng)域，而不限于能量存儲(chǔ)。