本文要点:
通过一种简便的液固吸收方法合成氮和硫共掺杂的多孔碳
成果简介
已经证明将钾离子嵌入石墨碳是可行的。但是,钾离子的大离子半径是钾离子在阴极和阳极之间传输的严重障碍。因此,迫切需要找到一种具有更大层间距的电极材料,以利于钾离子的嵌入/脱嵌。本文以聚丙烯酸钠为碳前驱体,以氯化钠为模板制备了氮和硫共掺杂的多孔碳(NSPC)。NSPC的高可逆容量和优异的循环性能可以归因于所述三维结构与氮和硫共掺杂,从而改善电子传导性和放大层间距,促进嵌入钾离子。这项工作为杂原子掺杂碳材料的制造提供了新见解,并有助于设计PIB的高性能阳极材料。
图文导读
方案一、NSPC合成示意图。
图1、(a)NSPC的SEM图像;(b)NSPC的TEM图像;(c-f)NSPC的相应元素映射;(g)NSPC的HRTEM图像;(h)NSPC的选定区域电子衍射图。
图2、(a)NSPC和PC得XRD图谱;(b)洗涤前NSPC的X射线衍射图;(c)NSPC和PC的拉曼光谱;(d)NSPC的FTIR图像;(e)N 2吸附-解吸等温线,和(f)NSPC的相应孔径分布。
图3、(a)NSPC样品的XPS调查范围;(b)C1s XPS峰的高分辨率光谱;(c)N1s XPS峰的高分辨率光谱;(d)S2p XPS峰的高分辨率光谱。
图4、(a)NSPC电极的CV曲线;(b)PC和(c)NSPC电极在50 mA g -1时的恒电流充放电曲线;(d)PC和NSPC电极在50 mA g -1下的循环性能;(e)PC和NSPC电极在500 mA g -1下的循环性能;(f)PC和NSPC电极的速率性能。
图5、30次充放电循环后NSPC的SEM图像
图6、NSPC K-ion存储机制
小结
总之,NSPC样品是通过一种简便的液固吸收方法合成的,聚丙烯酸钠为碳源,硫脲为氮硫源,氯化钠为模板。NSPC表现出丰富的微孔和中孔。此外,NSPC样品显示出优异的电化学性能,用作一个的PIB阳极电极,高容量和超稳定的循环性能。独特的孔结构和块状晶体缺陷可提供更多通道,从而改善碳材料中钾离子的储存性能。简而言之,NSPC电极材料将在将来成为PIB的有希望的阳极材料。
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