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鈉離子電池鐵基陽極以其來源豐富、成本低廉、比容量高等優點而備受關注。然而，電子和離子轉移速率低、結構穩定性差以及Na₂S中間體的穿梭效應阻礙了其進一步發展。

圖1.?材料制備示意

河北農業大學趙孝先、青島大學Chaoyue Zhang等以改性的MIL-88B（Fe）為模板，經過催化生長和硫化過程，設計了Fe₃O₄/Fe/FeS三異質結節點衍生的N-碳納米管支架結構（FHNCS）。

研究顯示，在催化生長過程中，還原的Fe單體催化N摻雜碳納米管的生長，連接Fe₃O₄/Fe/FeS三異質結節點，形成3D支架結構。其中氮摻雜的碳促進了Fe₃O₄/Fe/FeS顆粒之間的電子轉移，三異質結促進了電子在界面處的擴散，從而形成了3D導電網絡。獨特的支架結構提供了更多的活性位點并縮短了Na⁺的擴散路徑。同時，該結構表現出優異的機械穩定性，以緩解循環過程中的體積膨脹。

圖2.?電化學性能研究

此外，Fe₃O₄/Fe異質結中的Fe可以調節Fe₃O₄中Fe的d帶中心，增強Fe₃O₄與Na₂S中間體之間的吸附，抑制了穿梭效應。因此，FHNCS在0.5?A.?g^?1下表現出436 mAh?g^?1的高比容量?，并且分別在0.5?A.?g^?1和1.0 A.?g^?1條件下循環100次和1000次后具有84.7%和73.4%的容量保持率。作者認為這一策略對構建具有優異倍率性能和循環穩定性的鐵基陽極具有啟示意義。

圖3.?動力學研究及理論計算

Fe3O4/Fe/FeS Tri-Heterojunction Node Spawning N-Carbon Nanotube Scaffold Structure for High-Performance Sodium-Ion Battery. Energy & Environmental Materials 2023. DOI: 10.1002/eem2.12684

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河北農大/青大EEM：三異質結衍生氮摻雜碳納米管支架用于高性能鈉離子電池

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