宁波大学《ICF》：以石榴皮为原料制备氮掺杂碳材料，用于水性Cu-S电池

1成果简介 

可充电水金属硫电池因其低成本、可靠的安全性和环保性而受到广泛关注。然而，它们较差的循环性能阻碍了它们的发展。本文，宁波大学舒杰教授团队在《Inorg. Chem. Front.》期刊发表名为“Highly efficient sulfur cathode built from biomass of hierarchical porous carbon for aqueous Cu–S batteries”的论文，研究采用石榴皮制备的氮掺杂多级多孔碳材料承载硫分子，并作为Cu-S电池的正极材料。

该材料显示了1167.16m2 g-1的高比表面积，并显示了良好的电子传导性。基于这些优点， 掺杂sulfur@nitrogen的多级多孔碳正极表现出优异的电化学性能， 在2Ag-1时具有1911.8mA hg-1的高比容量和高达93%的出色容量保持率，因此作为Cu-S电池的实用正极材料显示出巨大的前景。

2图文导读  

图1、S@NHPC复合材料制备流程及形貌图

图2、（a） S、NHPC和S@NHPC的XRD图谱。（b） N2NHPC和S@NHPC的吸附/解吸等温线图。（c） S@NHPC的热重分析。（d） S@NHPC的XPS频谱的C1s、（e）N1s和（f）S2p区域。

图3、S@NHPC的铜离子存储行为，进行了不同类型的电化学测量

图4、前两个周期中S@NHPC的XRD和拉曼特征

图5、S@NHPC复合材料在不同充电/放电状态下的XPS光谱的Cu 2p和S 2p区域。

3小结 

在这项工作中，我们成功地设计了S@NHPC水性铜硫电池用复合材料。NHPC材料是由石榴皮经过热解和活化制备的。NHPC产品显示出1167.16 m2 g−1的高比表面积，由于其分级多孔结构，被确定为具有装载硫的可用空间，这显然有效地缓解了电化学循环过程中硫的不期望的体积变化。此外，氮掺杂提高了碳的电子导电性和物理化学性质。由于具有三维多孔结构和氮掺杂的双重作用S@NHPC复合材料表现出优异的电化学性能，在2 a g−1下具有1911.8 mA h g−1的高比容量和高达93%的优异容量保持率。基于这些结果，S@NHPC复合材料作为Cu-S电池的实用正极材料具有广阔的应用前景，NHPC的利用有望为生物资源开发提供参考。

文献：

• DOI

• https://doi.org/10.1039/D3QI00617D

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来源：文章来自ICF网站，由材料分析与应用整理编辑。

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