Li4Ti5O12量子点/碳框架复合材料用于快速的锂离子存储

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        量子点是一类由少量原子组成的准零维的纳米材料，三个维度尺寸一般均在纳米量级（1-10 nm）。由于尺寸小、比表面积较大、应力松弛容易等特点，量子点材料在碱金属离子电池电极材料领域引起了广泛关注。小尺寸有利于缩短离子扩散路程，大比表面积不仅有利于增大电极/电解液接触面积，还可以通过双电层电容和表面氧化还原反应增加存储容量，而应力松弛则有利于缓解电极材料在充放电过程中体积变化产生的应力。然而，量子点材料由于具有较大的表面能，往往会自聚合成较大的颗粒，失去了尺寸效应的优点。

        中南大学化学化工学院纪效波教授、侯红帅副教授（通讯作者）团队通过热处理碳点构筑了表面富含含氧官能团的三维多孔碳框架材料，进而以此为基体，在其上原位生长了钛酸锂量子点，解析了碳材料表面官能团及缺陷是钛酸锂量子形成的决定因素。得益于超小尺寸的钛酸锂量子点和三维导电碳框架材料的协同作用，与纯钛酸锂颗粒相比，该复合材料展现出了优异的电化学储锂性能，在40 C的高电流密度下，其可逆比容量有117 mAh/g，远高于纯钛酸锂颗粒（62 mAh/g）。三维多孔碳框架的引入，不仅促进了钛酸锂量子点的生成，还抑制了钛酸锂量子点的团聚，提高了复合材料的导电性，缩短了锂离子传输路径。该研究工作为量子点/碳复合材料的制备提供了一个新的思路。

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Li₄Ti₅O₁₂ quantum dot decorated carbon frameworks from carbon dots for fast lithium ion storage

Lin Li, Xinnan Jia, Yu Zhang, Tianyun Qiu, Wanwan Hong, Yunling Jiang, Guoqiang Zou, Hongshuai Hou, Xianchun Chen and Xiaobo Ji

Mater. Chem. Front., 2019, Advance Article

http://dx.doi.org/10.1039/C9QM00259F

*文中图片皆来源上述文章