近日,我校药学院赵龙山、许光达、赵云波科研团队开发了一种由NiCo₂O₄锚定在中药渣衍生碳修饰泡沫镍上的新型海胆状复合电极(NCO/MDC/NF),通过中药渣衍生碳与过渡金属氧化物的协同作用,有效抑制了光生电子-空穴对的快速复合,显著提升了光辅助超级电容器的储能性能。相关研究成果以“Unraveling the synergistic mechanism of NiCo₂O₄ and traditional Chinese medicine dregs-derived carbon in enhancing photo-assisted supercapacitors performance”为题,发表于国际能源存储领域期刊《Journal of Energy Storage》(中科院二区,TOP期刊,IF=10.7)。

光辅助超级电容器利用太阳能辅助储能,是提升储能性能的重要策略。然而,过渡金属氧化物中光生电子-空穴对的快速复合严重制约了其实际应用。NiCo₂O₄具有丰富的氧化还原化学性质、高电导率和良好的可见光吸收能力,是光辅助超级电容器的理想候选材料。同时,中药渣作为一种丰富的非竞争性废弃物资源,已被证实是制备多孔碳的优良前体。然而,现有研究多聚焦于无光照条件下的电化学协同效应,将中药渣衍生碳用于解决NiCo₂O₄光辅助储能中电荷复合问题的关键机制仍不明确。
针对上述问题,研究团队创新性地设计并制备了海胆状NCO/MDC/NF复合电极。碳骨架的引入不仅提供了高导电性和多孔结构以促进光生电子的传输,还增强了光吸收和电荷分离。在光照条件下,NCO/MDC/NF电极在1 A/g电流密度下比电容达到765 F/g,显著优于无光照条件下的500 F/g;组装的非对称超级电容器在光照下能量密度达114 Wh/kg(功率密度2518 W/kg),超过大多数已报道的NiCo₂O₄基器件;该电极在10 A/g下经5000次循环后仍保持良好的稳定性。本研究揭示了中药渣衍生碳促进光生电荷分离与传输的协同机制,为设计先进集成式光电储能系统提供了重要的理论依据。

我校2023级本科生雷明轩为论文的第一作者,赵龙山教授、许光达讲师、赵云波特聘副教授为共同通讯作者,沈阳药科大学为第一通讯单位。该研究获辽宁省自然科学基金、辽宁省博士科研启动基金、辽宁省教育厅基础研究项目、沈阳药科大学优青项目及国家级大学生创新创业训练计划等项目资助。
原文链接:https://doi.org/10.1016/j.est.2026.122487