Supercapacitor Performance of Magnetite Nanoparticles Enhanced by a Catecholate Dispersant: Experiment and Theory
Notice bibliographique
Résumé
The full potential of Fe3O4 for supercapacitor applications can be achieved by addressing challenges in colloidal fabrication of high active mass electrodes. Exceptional adsorption properties of catecholate-type 3,4-dihydroxybenzoic acid (DHBA) molecules are explored for surface modification of Fe3O4 nanoparticles to enhance their colloidal dispersion as verified by sedimentation test results and Fourier-transform infrared spectroscopy measurements. Electrodes prepared in the presence of DHBA show nearly double capacitance at slow charging rates as compared to the control samples without the dispersant or with benzoic acid as a non-catecholate dispersant. Such electrodes with active mass of 40 mg cm−2 show a capacitance of 4.59 F cm−2 from cyclic voltammetry data at a scan rate of 2 mV s−1 and 4.72 F cm−2 from galvanostatic charge–discharge data at a current density of 3 mA cm−2. Experimental results are corroborated by density functional theory (DFT) analysis of adsorption behaviour of DHBA and benzoic acid at the (001) surface of Fe3O4. The strongest adsorption energy (ca. −1.8 eV per molecule) is due to the catechol group of DHBA. DFT analysis provides understanding of the basic mechanism of DHBA adsorption on the surface of nanoparticles and opens the way for fabrication of electrodes with high capacitance.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».