中科院长春应化所等《JMCA》： N/O双掺杂二维多孔碳纳米网，用于高性能PIB/LIB电极
1成果简介
中国科学院长春应用化学研究所Dongyang Qu等研究人员在《J. Mater. Chem. A》期刊发表名为“Two-dimensional N/O co-doped porous turbostratic carbon nanomeshes with expanded interlayer spacing as host material for potassium/lithium half/full batteries”的论文，研究通过简单的共聚和碳化过程成功地合成了 N/O 双掺杂 2D 多孔“湍层”碳纳米网，其具有扩大的层间距。系统分析表明，这种特殊结构提供了更多的离子/电子通道和体积缓冲空间，提高了导电性并引入了更多的氧化还原活性位点。因此，所制备的电极作为 PIBs/LIBs 中的阳极具有高可逆容量，并表现出稳定的循环性能和优异的倍率性能。
此外，拉曼记录了 PIB 充电/放电过程中 NOPTC-700 电极的变化，揭示了钾离子可能的存储机制。DFT 计算表明，杂原子掺杂引起的足够缺陷和反应位点可以促进 K 离子的吸附和扩散，并加速 K 离子的迁移能力。为了验证所设计的碳纳米材料的实际应用，构建了一个KPB//NOPTC-700 (LFP//NOPTC-700) 全电池。 这项工作突出了 N/O 双掺杂二维“湍层”碳作为高性能 PIB/LIB 电极的潜力，并可能激发多类型碳基和其他储能材料的发展。
2图文导读
图1、 (a) NOPTC- T制备的示意图。(b) PU 和 (c) NOPTC-700 的代表性 SEM 图像。(d) NOPTC-700的TEM 和 (e) HRTEM 图像（蓝色区域：高结晶区）。(f-i) NOPTC-700 的高角度环形扫描 TEM 图像以及元素 C、N 和 O 的相应 EDS 映射。
图2、 (a) XRD图谱，(b)拉曼光谱，和(c) NOPTC- T材料的N 2吸附-解吸等温线。(d) NOPTC- T 的XPS 光谱。(e) NOPTC-700 的高分辨率 XPS N 1s 光谱，以及 (f) NQ、N5 和 N6 的相应百分比。
图4、 (a) NOPTC-700 在不同放电/充电状态下的非原位拉曼光谱。(b) NOPTC-700 在全钾化时的高角度环形扫描 TEM 图像。(c) NOPTC-700 电极在 0.1–1.0 mV s -1扫描速率下的 CV 曲线。(d) 不同扫描速率下的归一化电容贡献率。(e) 五次循环后 NOPTC-700 的 GITT 曲线。（f 和 g）根据GITT 结果计算出的 NOPTC- T 的扩散率曲线和（h）NOPTC-700 电极在不同循环后的 EIS 曲线。
图5、（a) KPB//NOPTC-700全电池工作机制示意图。(b)在0.1Ag-1 时全电池的充放电线。(c) 倍率能力和 (d) 循环性能
文献：
https://doi.org/10.1039/D1TA07782A
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来源：文章来自 JMCA网站，由材料分析与应用整理编辑。
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