乔世璋AM:可调层间距的富N石墨烯作为钠离子电池负极

Yolerz

2019-04-21

目前，具有扩展层间距的杂原子掺杂碳材料作为钠离子电池（SIB）负极得到广泛研究。然而，进一步扩大层间距并揭示杂原子掺杂对碳纳米结构的影响尚未得到足够探索，这是开发更有效的SIB负极材料的关键之一。

有鉴于此，阿德莱德大学乔世璋课题组在Zn催化剂的辅助下，以石墨化的氮化碳（g-C₃N₄）作为富N前体，通过退火和HCl蚀刻成功合成了一系列N掺杂的少层石墨烯（N-FLG）。其中，三聚氰胺用于形成g-C₃N₄的前体。研究发现通过改变煅烧温度可以有效地调节所得N-FLG的层间距离，其控制范围为0.45~0.51 nm（T=700、800和900°C）。同时，合成温度在控制N-掺杂水平和分布方面也起着至关重要的作用。由于存在较强的静电排斥，N掺杂与所得N-FLG的层间距之间的相关性表明了吡咯N对石墨烯层间距增大的影响。

最终，N-FLG-800在层间距、氮配置和电子传导性方面实现了最佳性能。当用作SIB负极时，N-FLG-800显示出显著的Na⁺储存性能、超高倍率能力（40 A g^-1时56.6 mAh g^-1）和出色的循环稳定性（0.5 A g^-1时2000次循环后仍有211.3 mAh g^-1）。

Jinlong Liu, Yaqian Zhang, Lei Zhang, Fangxi Xie, Anthony Vasileff, Shi‐Zhang Qiao, Graphitic Carbon Nitride (g‐C3N4)‐Derived N‐Rich Graphene with Tuneable Interlayer Distance as a High‐Rate Anode for Sodium‐Ion Batteries. Advanced Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adma.201901261

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201901261