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具有层间距离可调石墨碳氮化物(G-C3N4)衍生富氮石墨烯,用于钠离子电池的高速率阳极

       近年来,钠离子电池(SIBs)作为一种经济有效的储能技术,具有低成本和高功率密度的特性。SIBs的工作机理与商用锂离子电池(libs)非常相似。尤其是对于合适的电极材料,能够进行可逆的钠离子插层和脱层。钠离子电池作为电动汽车(EV)和混合动力电动汽车(HEV)的动力平台具有巨大的潜力。在对碳材料的研究中发现,杂原子(如N、P和S)掺杂是扩大碳层间距离的最有效方法之一。当碳层距离增加到0.37nm时,它可以容纳较多的Na+,并且碳材料稳定性和速率性能都有很大的提高。
      在2019年5月阿德莱德大学J.Liu,L.Zhang博士等人在Advanced Materials 》发表了一篇杂原子掺杂到石墨碳化氮中,增大其碳层间距离,用来制备N进一步扩大层间间距和揭示杂原子掺杂对碳纳米结构的影响,以开掺杂单层石墨烯材料的文章,用于钠离子电池的文章。本文章在锌催化和选择温度(t=700、800和900℃)下,对石墨氮化碳(g-C3N4)进行退火处理,成功地合成了一系列可调谐层间距为0.45-0.51nm的富氮单层石墨烯(N-FLG)。更为显著的是,N掺杂剂与N-FLG-T的层间距之间的相关性突出了吡咯烷N对石墨烯层间距增大的影响,因为它具有较强的静电排斥作用。因此,N-FLG-800在层间距、氮结构和电子导电性方面达到了最佳性能。当用作SIBS的阳极时,N-FLG-800显示出显著的Na+存储性能,具有超高速率(56.6 mAhg−1at 40Ag−1)和优异的长期稳定性(2000个循环后211.3mAhg−1at 0.5Ag−1),证明了材料设计的有效性。(AMSC  LB Ren编报)

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