二维层状材料因其高的导电性、优异的机械强度和超高的比表面积，在催化、储能和传感等领域受到广泛关注。然而，二维材料极易堆积，从而限制其实际应用。因此，异质结构的构建被认为是抑制团聚以充分利用不同组分优势的有效策略。在储能领域，超级电容器因其功率密度高，能快速充放电，工作温限宽、循环寿命长等优点，成为大家广泛研究的热 点。

      近年来，中科院山西煤化所709组在超级电容器赝电容材料研究方向取得极大进展。通过异质组装制备出一系列二维层状结构电极材料（图1），并组装高性能的非对称超级电容器，实现了能量密度和循环稳定性的显著提升。相比于单纯的NiO、NiCo2O4和rGO，复合材料NiO/rGO、NiCo2O4/rGO具有更好的电化学活性（RSC Adv., 2016, 6, 46548-46557；Energy Storage Materials 8 (2017) 59-67）。过渡金属氧化物和rGO纳米片交替自组装所形成的发达的孔隙结构可促进电解液与电极之间的充分接触，有利于氧化还原反应的充分发生，从而增强了二维层状结构复合材料电极在超级电容器中的电化学特性。然而过渡金属氧化物在动力学上表现出较低的电子导电性，导致功率性能较差。针对上述问题，通过原位磷化自组装结构的NiO/rGO制备Ni2P/rGO（图2），可极大提升其电化学性能；当用Ni2P/rGO和活性炭制成的非对称超级电容器，在375 W/kg的功率密度下，其能量密度可达38.6 Wh/kg（图3a-b）。这是因为在磷化过程中，rGO纳米片可有效降低NiO向Ni2P转变过程中产生的晶格应变，从而保持Ni2P的超薄纳米结构。由此产生的Ni2P/rGO层状异质结构为复合材料提供了大量的孔隙或通道，良好的导电性和充分暴露的活性位点。随后，作者还深入分析了磷化后电化学性能提升的本质原因。XPS结合Bader电荷分析证实，Ni2P具有比NiO更高的金属特性、导电性；从TEM可看出Ni2P具有比NiO更小的纳米尺寸，有利于活性位点的更多暴露；密度泛函理论(DFT)计算进一步证明了Ni2P中Ni原子的费米能级和电子局域性高于NiO，使Ni2P在动力学上具有快速而可逆的氧化还原反应活性（图3c-f）。相关文章发表在期刊Chinese Chemical Letters 上 ( https://doi.org/10.1016/j.cclet.2020.03.046)，论文第一作者为硕士研究生宋歌，通讯作者为陈成猛研究员。

图1 不同二维层状异质结构材料

图2原位磷化自组装NiO/rGO复合材料流程图

图3 （a-b）Ni2P/rGO电化学性能图（c-f）Ni2P和NiO表面态密度