氮掺杂多孔炭片的模板法制备及其储锂性能研究 李志伟a, 仲佳亮a, 陈楠楠a, 薛兵b, 米红宇a a 新疆大学 新疆维吾尔自治区洁净煤转化与化工过程重点实验室 乌鲁木齐 830046; b 吉林大学材料科学与工程学院 长春 130025
Template-Assisted Preparation and Lithium Storage Performance of Nitrogen Doped Porous Carbon Sheets
Li Zhiweia, Zhong Jialianga, Chen Nannana, Xue Bingb, Mi Hongyua
a Xinjiang Uygur Autonomous Region Key Laboratory of Clean Coal Conversion and Chemical Process, Xinjiang University, Urumqi 830046;
b Department of Materials Science and Engineering, Jilin University, Changchun 130025
摘要
以氧化镁/三聚氰胺/聚乙二醇混合物为初始原料,通过模板辅助的方法成功地制备了高储锂性能的氮掺杂多孔炭片(NPCSs).采用红外光谱(FTIR)、X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、循环伏安(CV)、恒流充放电(GCD)和交流阻抗(EIS)对样品进行了详细地表征和分析.结果显示:NPCSs为交错连接的多孔炭片网络,并显示出较高的比表面积(370.8 m2·g-1)、多级的孔道和高的氮含量(8.5 at%).这种连续多孔的结构,有利于电子在三维方向的传输,缩短了锂离子扩散的距离,扩大了锂离子与电极的接触面积,也为锂离子的储存提供了有利场所.此外,高的氮掺杂水平为锂离子的嵌入和脱出提供了大量的活性位点,增强了材料的导电性.基于此独特的结构,NPCSs电极显示了高的首次可逆比容量(电流密度为100 mA·g-1时,扣除乙炔黑贡献后的比容量为914 mAh·g-1)和较好的循环稳定性(电流密度为1000 mA·g-1,循环至300圈,仍保留523 mAh·g-1的比容量).而且,该材料显示出较高的倍率性能,在电流密度为3000 mA·g-1时的可逆比容量达到355 mAh·g-1.因此,所获得的NPCSs有望成为锂离子电池负极材料. 基金资助: <span]基金资助: <span]项目受国家自然科学基金(No.21563029)和新疆维吾尔自治区自然科学基金(No.2014211A015)资助. 通讯作者:]通讯作者:]引用本文: 李志伟, 仲佳亮, 陈楠楠, 薛兵, 米红宇. 氮掺杂多孔炭片的模板法制备及其储锂性能研究[J]. 化学学报, 2018, 76(3): 209-214. Li Zhiwei, Zhong Jialiang, Chen Nannan, Xue Bing, Mi Hongyu. Template-Assisted Preparation and Lithium Storage Performance of Nitrogen Doped Porous Carbon Sheets. Acta Chim. Sinica, 2018, 76(3): 209-214.
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