<video id="fz3vv"><big id="fz3vv"><th id="fz3vv"></th></big></video>

        <var id="fz3vv"><thead id="fz3vv"></thead></var>
        <ruby id="fz3vv"><span id="fz3vv"><span id="fz3vv"></span></span></ruby>

            簡單噴霧干燥-熱解制備高氮摻雜含量的碳納米管微球用于高性能鋰存儲

            簡單噴霧干燥-熱解制備高氮摻雜含量的碳納米管微球用于高性能鋰存儲

            簡單噴霧干燥-熱解制備高氮摻雜含量的碳納米管微球用于高性能鋰存儲

            研究背景

            碳納米管具有優異的電導率、良好的機械性能、高的熱穩定性,近年來吸引了極大的關注。在電催化、生物傳感、能源存儲等領域潛力巨大。此前的研究致力于制備方法的探索、雜原子的摻雜,以及結構設計。合成方法主要包括,化學氣相沉積(CVD)、模板法和固相生長法。其中,固相生長法,制備簡單方便,僅需混合催化劑前驅體和碳源、隨后高溫煅燒即可。此外,碳納米管的電子結構可以進一步修飾,從而實現功能化,包括引入雜原子(N, O, B, F, P等)。其中,氮摻雜研究的最多,引入氮原子后,可以增強電導率,提高潤濕性和化學親和力,在鋰離子電池和電催化領域大有可為。然而,氮摻雜的含量往往不足,更高的摻雜量可以提供更強的化學固載能力,有效固載聚硫化物,提高鋰硫電池的穩定性。迄今為止,通過簡單、高效的方法制備高氮摻雜量的碳納米管仍欠缺報道。從結構的角度,將單根碳納米管組裝形成三維互穿的網絡狀結構,被認為是一種有效的策略,來拓展碳納米管的應用。

            成果簡介

            2019年7月28號,Adv. Funct. Mater. 在線發表了題為“Facile Preparation of High‐Content N‐Doped CNT Microspheres for High‐Performance Lithium Storage”的論文。該工作是由浙江大學韓偉強教授及其合作者們完成的。通過簡單、高效的噴霧干燥和一步熱解,合成得到了高氮摻雜含量的碳納米管微球材料,氮含量高達12.43 at%,在鋰存儲中表現出了極佳的性能。

            研究亮點

            (1) 通過簡單、高效的噴霧干燥-一步熱解法,制備得到了高氮摻雜含量的碳納米管微球材料。

            (2) 氮含量高達12.43 at%。

            (3) 所得材料在鋰存儲應用中性能極佳。

            圖文導讀

            簡單噴霧干燥-熱解制備高氮摻雜含量的碳納米管微球用于高性能鋰存儲

            圖1. a)通過簡單的噴霧干燥-一步熱解法,制備高氮摻雜含量的碳納米管微球的過程示意圖,HNCM800樣品的b-d)SEM圖和(e-i)TEM圖,HNCM800/S樣品的STEM圖及相應的元素分布圖(j)。

            如圖1所示,NiCl2作為金屬催化劑前驅體,富含氮原子的鹽酸處理的三聚氰胺用作碳源,所得Ni-HTM前驅液經噴霧干燥-熱解,轉化成為高氮摻雜含量的碳納米管微球(HNCM)。SEM圖可以看出,明顯的碳納米管聚集,形成三維多孔網絡狀結構(圖1b-d)。

            簡單噴霧干燥-熱解制備高氮摻雜含量的碳納米管微球用于高性能鋰存儲

            圖2. 復合物微球樣品的a)XRD圖,b)氮氣吸-脫附圖,c)XPS圖,及相應的元素(d)N 1s,(e)C 1s,(f)Ni 2p XPS圖。

            如圖2所示,XRD圖證明了所得復合物微球中具有碳納米管的(002)峰和鎳的(111)、(200)峰。氮氣吸-脫附曲線證明,材料具有豐富的介孔和大孔道。

            簡單噴霧干燥-熱解制備高氮摻雜含量的碳納米管微球用于高性能鋰存儲

            圖3. a) HNCM800/S的CV曲線圖,b)放大局部,c)倍率性能,d)充放電性能,e) HNCM700/S, HNCM800/S, HNCM900/S, HNCM800/80%S, and N-CNTs/S樣品的循環性能圖。

            如圖3所示,HNCM800/S樣品的倍率性能、循環穩定性均優于其它幾個對比材料,初始容量為1058 mAh g-1,經過200圈循環后,依然可以保持在989 mAh g-1。容量保持率為93.6%,高于另外幾個對比樣品。此外,當硫含量高達80 %,HNCM800/80%S樣品經過200圈循環后,容量保持為824 mAh g-1,保持率為92.5 %。

            簡單噴霧干燥-熱解制備高氮摻雜含量的碳納米管微球用于高性能鋰存儲

            圖4. a)經過1000圈循環后,HNCM700/S, HNCM800/S, and HNCM900/S樣品的充-放電曲線圖,HNCM800/S在第3、600、1000圈的充放電圖,循環前后的阻抗圖(c,d),長達1000圈的循環性能圖。

            如圖4所示,經過1000圈循環后,HNCM800/S,容量保持在804 mAh g-1,每圈容量衰減僅為0.011%。

            簡單噴霧干燥-熱解制備高氮摻雜含量的碳納米管微球用于高性能鋰存儲

            圖5. a) HNCM作為固載硫基體的示意圖,b)高電流下的循環性能,高硫含量的HNCM800/S(6 mg cm?2)的循環性能圖。

            如圖5所示,無論是高電流下,還是高的硫負載量時,所構建的HNCM800/S電極均給出了優異的長達1000圈的循環性能。初始容量為819 mAh g-1,經過1000圈循環后,保持為488 mAh g-1,單圈衰減僅為0.04 %。提高硫含量至6 mg cm?2,初始容量為899 mAh g-1,經過1000圈循環后,保持為555 mAh g-1,單圈衰減僅為0.038%。進一步,作者認為這種優異的出鋰行為,可以歸結為如下幾種因素:1)多孔結構提供豐富的空間來滿足硫的封裝和緩沖體積膨脹;2)高度石墨化的碳納米管,確保材料具有良好的電導率,增強了電極的電化學反應動力學,多孔結構提高了電子轉移速率;3)豐富的氮摻雜結構,提供了大量的位點,可以有效固載聚硫化物,顯著緩解穿梭效應。

            總結與展望

            在本文中通過簡單高效的噴霧干燥和一步熱解,合成得到了高氮摻雜含量的碳納米管微球材料,氮含量高達12.43 at%,這種多孔的、富含氮摻雜原子的三維碳納米管微球樣品,在鋰存儲中表現出了極佳的性能。

            文獻信息

            Facile Preparation of High‐Content N‐Doped CNT Microspheres for High‐Performance Lithium Storage (Adv. Funct. Mater. 2019,DOI: 10.1002/adfm.201904819

            文獻鏈接:

            https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201904819.

            供稿丨深圳市清新電源研究院

            部門丨媒體信息中心科技情報部

            撰稿人 | 浮生若夢

            主編丨張哲旭


            簡單噴霧干燥-熱解制備高氮摻雜含量的碳納米管微球用于高性能鋰存儲

            清新電源投稿通道(Scan)


            簡單噴霧干燥-熱解制備高氮摻雜含量的碳納米管微球用于高性能鋰存儲

            本站非明確注明的內容,皆來自轉載,本文觀點不代表清新電源立場。

            發表評論

            登錄后才能評論