氧化鎢被認為在微型器件和非對稱電容器負極材料方面具有良好的應用前景。在氧化鎢諸多晶體結構中，六方結構可提供較大的晶格通道，因而具有大的質子插入式贗電容，進而可表現出更高的比容量。相比于通常實心的六方氧化鎢結構，具有有序中孔結構的六方氧化鎢可能具有更佳的電容性能，但是目前尚缺乏能簡單獲得有序中孔六方氧化鎢的方法。

通過方便的一步水熱合成法成功合成了具有有序中孔結構的餅狀六方氧化鎢，該過程無需額外添加劑也無需任何模板。通過對多孔結構成型過程的系統研究發現，NaNO3可阻礙形核后的氧化鎢進一步向中心生長，因而使得“氧化鎢單元”的中孔結構得以保存，形成了有序中孔的餅狀結構。該材料在應用于超級電容器時，表現出**的電容性能。

性能分析圖文導讀

具有中孔結構的六方氧化鎢(nc-WO3；將無孔的六方氧化鎢納米片作為參比樣，記為np-WO3)的尺寸為微米量級，無明顯團聚，且表現出明顯的多孔狀結構；高分辨透射電鏡結果結果表明該材料的晶面間距為0.64 nm，對應六方氧化鎢的（100）晶面。統計結果表明，此材料的平均孔徑約為10.5 nm，這與N2吸附/脫附測試的擬合結果一致（約11.3nm）。這些都說明了該材料為具有多孔結構的六方氧化鎢。

圖1 （a-c）不同放大倍數下的多孔餅狀六方氧化鎢SEM圖像；（d）高分辨透射電鏡圖；（e）孔徑分布直方圖；（f）N2吸附/脫附測試結果；（g）基于BJH模型的平均孔徑分布。

圖2 多孔氧化鎢的成形機理圖。水熱合成（a）2h；（b）3h；（c）12h；（d）18h。

隨后，對此材料的成形機理進行了分析，認為在水熱合成過程中，Na+吸附WO4^2-促進了WO3在其周圍形核，并可阻止WO3核心進一步向中心生長，從而形成所謂的具有中孔的WO3“單元”。其后，氧化鎢單元趨于自發的沿著長度方向團聚，而當實驗條件合適時，這種自組織過程可以延續。同時，水分子脫出氧化鎢晶格的過程利于形成六方的結構。驗證實驗表明，初期的形核生成的是中間略鼓而兩端稍扁的片狀結構，隨著水熱合成的進一步發展這種心部和邊緣的厚度差距將縮短，形成了厚度均勻的餅狀結構，并且此餅狀結構的厚度可隨著水熱合成的進程而逐漸增加；而在整個過程中，多孔狀結構始終保持。實驗數據很好的支撐了成形機理。

圖3 （a）20mV/s時多孔氧化鎢和無孔氧化鎢納米片的循環伏安曲線對比；（b）不同掃描

速率下的循環伏安曲線；（c）比容量與別的文獻對比（具體的參比文獻參見正式論文）；（d）1A/g時的恒流充放電曲線對比；（e）不同電流密度下的恒流充放電曲線；（f）不用電流密度下的比容量。

當掃描速率在2-50mV/s變化時，餅狀氧化鎢的容量較高可達702.5F/g，且其比容量的降低比率為44.7%。恒流充放電（GCD）結果表明，電流密度在0.37-7.5A/g下變化時，其比容量較高可達605.5F/g。電極材料在以50mV/s充放電4000周，容量保持率仍高達110.2%。電化學阻抗（EIS）測試結果說明該材料具有小的等效串聯電阻和幾乎可忽略的電荷轉移電阻。值得注意的是，相比于無孔的氧化鎢納米片，此材料具有更小的等效串聯電阻。

圖4 （a）長周穩定性測試結果；（b）多孔氧化鎢與無孔氧化鎢納米片的Nyquist圖對比。

**的功率法則中b值可說明電極材料的電荷儲存類型。對于有序中孔的六方氧化鎢，當掃描速率在0.5-5mV/s時，其陰陽極峰的b值分別為0.9和0.95；而當掃描速率更高（10-100mV/s）時，其b值降低至0.70和0.79，這可歸因于歐姆貢獻和擴散的限制。電荷儲存機理分析可知，該材料較大表面面積的電荷儲存占比可達18.1%，這比報道的實心納米柱高（10.4%），這應歸因于有序多孔結構的貢獻。

圖5 （a）陰陽極峰值電流的歸一化處理和b值；（b及c）電荷儲存機理分析。

該材料的高電容性能可歸于以下原因：1）有序的中孔利于電解液滲透，提高了活性材料利用率，提供了更多的電化學活性位點并緩沖了充放電過程的體積膨脹；2）六方晶格大而光滑的晶體通道有助于離子的進駐，從而增強了比容量；3）材料低的內阻利于快速的電子轉移。

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