中科院上海应用物理研究所：生物质材料合成氮/氧共掺杂石墨烯状碳纳米笼，作为锂离子和钾离子电池的阳极

 

本文要点：

生物质衍生的糖合成氮/氧共掺杂的石墨烯样碳纳米笼作为锂和钾离子电池阳极

1成果简介 

   环保型碳基材料作为碱性离子电池的通用阳极具有潜在的应用前景。然而，现有的碳基材料已不能满足日益增长的高能量密度需求，需要进一步积极探索。本文，中国科学院上海应用物理研究所邰仁忠研究员与李晓龙、zhudaming等研究人员在《Carbon》期刊发表名为“Facile renewable synthesis of nitrogen/oxygen co-doped graphene-like carbon nanocages as general lithium-ion and potassium-ion batteries anode”论文，研究以生物质胞苷为原料，在水溶性氯化钠纳米晶上一步合成了氮氧共掺杂的类石墨烯碳纳米笼（NOGCN），作为通常的锂和钾离子电池阳极，所有的反应物都是容易获得且完全可再生的。

   大的层间间距和坚固的自支撑纳米笼结构极大地促进了电解质的渗透，并改善了离子和电子传输的动力学，从而产生了出色的电化学性能。动力学分析和密度泛函理论计算详尽地说明了N / O掺杂的石墨烯样结构的Li / K吸收特性，进一步证明了Li / K储存的化学亲和力和优越性。这项研究提供了一种简便且完全可再生的方法来制备有前途的碱性离子电池阳极材料。

2图文导读 

图1。NaCl @ NOGCN的形态和结构表征

图2。NOGCN的形态和结构表征。

图3。化学成分的结构表征和定量分析。

图4。LIB中使用的NOGCN电极的电化学评估

图5。PIB中使用的NOGCN电极的电化学评估

图6。不同结构中Li / K吸附的理论模拟

 

3小结 

   总之，通过一步法从生物质材料制备了氮/氧掺杂的石墨烯样纳米笼。动力学分析和DFT计算进一步有效地证明了NOGCN阳极优异的倍率性能，高可逆容量和出色的Li / K离子存储能力。鉴于日益严重的环境污染和无限制的碳排放威胁，该工作为通用的高性能碳基电极和先进的可再生能源存储设备的制造提供了一种简单，安全和完全绿色的策略。

文献：