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徐宇曦/孫麗霞/陳中輝AFM:調節石墨烯層間距即可得到超高儲鉀性

徐宇曦/孫麗霞/陳中輝AFM:調節石墨烯層間距即可得到超高儲鉀性
近日,西湖大學徐宇曦(通訊作者),廣西大學孫麗霞(通訊作者)和河南大學陳中輝(通訊作者)等人本文報道了一種簡單而有效的自生長策略,它可以同時調節層間距和石墨烯的親冷性,從而使碳材料具有超高的儲鉀性能。
徐宇曦/孫麗霞/陳中輝AFM:調節石墨烯層間距即可得到超高儲鉀性
OM-G合成工藝流程示意圖
該策略通過靜電/配位相互作用和金屬離子與含氧基團的原位自轉化反應,將單個金屬離子均勻吸附在氧化石墨烯表面的含氧基團上,形成具有冷凍親水性的超小金屬氧化物納米顆粒修飾/插層石墨烯骨架(OM-G)。通過實驗和理論分析,首次揭示了擴大層間距和增強凍干性的協同效應,顯著降低了離子擴散勢壘,提高了離子輸運動力學。
徐宇曦/孫麗霞/陳中輝AFM:調節石墨烯層間距即可得到超高儲鉀性
原位自轉化反應的研究
結果表明,這種獨特的OM-G單體作為鉀離子電池的獨立負極,在0.1 A g?1時具有496.4 mAh g?1的超高可逆容量,在10 A g?1時具有優異的倍率性能(306.6 mAh g?1),并且具有顯著的長期循環穩定性(1 A g?1在2000次循環中的容量保持率為96.3%),這不僅遠遠優于以往的石墨烯/碳材料,也是目前報道的所有鉀離子電池負極材料中性能最好的。本研究為提高電極材料的電化學性能提供了新的基礎性見解。
徐宇曦/孫麗霞/陳中輝AFM:調節石墨烯層間距即可得到超高儲鉀性
a)OM-G-300, b)OM-G-400和c)OM-G-500的SEM圖像
A Self-Growth Strategy for Simultaneous Modulation of Interlayer Distance and Lyophilicity of Graphene Layers toward Ultrahigh Potassium Storage Performance(Adv. Funct. Mater., 2021, DOI: 10.1002/adfm.202105145)

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