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西安科技大學Yating Zhang課題組--氮摻雜石墨烯納米片包覆ZIF衍生的Fe3O4納米球作為鋰離子電池陽極
       這里以鐵基沸石咪唑酸鹽骨架(Fe-ZIFs)和氧化石墨烯(GO)作為前驅體,采用簡便的原位自組裝策略,制備了納米球形Fe3O4@氮摻雜石墨烯納米片(Fe3O4@NGNS)復合材料。這種原位合成策略可以有效抑制Fe3O4納米球的團聚和體積顯著變化。Fe3O4@NGNS作為鋰離子電池負極,具有出色的循環穩定性和倍率性能,在200次循環后,在2 A g-1電流密度下具有502.3 mAh g-1的穩定比容量。此外,在電流密度為0.1 A g-1時,電容量為1045.82 mAh g-1,顯示出優異的可逆性。這增強的電化學性能可歸因于納米球形的Fe3O4和石墨烯納米片形成的二維結構,為電解質的存儲提供了富足的空間,從而縮短了離子插入/脫出的路徑。所設計的Fe3O4@NGNS是一種有前景的高性能鋰離子電池陽極材料。
 
 
Figure 1. 合成Fe3O4和Fe3O4@NGNS的過程示意圖。
 
 
Figure 2.(a)Fe3O4和(b,c)Fe3O4@NGNS的SEM圖像。Fe3O4@NGNS的(d-f)TEM和高分辨率TEM圖像。(g)Fe3O4@NGNS的SAED圖。(h)Fe3O4@NGNS的TEM圖像和相應的元素映射。
 
  
Figure 3. (a)XRD圖,(b)拉曼光譜和(c)Fe3O4和Fe3O4@NGNS的XPS光譜。(d)高分辨率的Fe 2p光譜。
 
 
Figure 4.(a)Fe3O4@NGNS陽極在0.01-3.0 V的電勢窗口內的CV曲線。(b)Fe3O4@NGNS電極在0.1 A g-1下的恒電流放電-充電曲線。(c)Fe3O4和Fe3O4@NGNS陽極在0.2 A g-1下的循環性能。(d)Fe3O4和Fe3O4@NGNS的倍率性能曲線。(e)Fe3O4@NGNS電極在2 A g-1下的循環性能,循環200次。
 
 
Figure 5. Fe3O @NGNS的CV分析。(a)Fe3O4@NGNS在不同掃描速率下的CV曲線。(b)在log(i)和log(v)之間進行線性擬合。(c)電容貢獻(1 mV s-1)。(d)不同掃描速率下電容和擴散電容的貢獻率(歸一化后)。
 
        相關研究工作由西安科技大學Yating Zhang課題組于2020年發表在Energy Fuels期刊上。原文:Nitrogen-Doped Graphene Nanosheet Coated Nanospherical Fe3O4 from Zeolitic Imidazolate Frameworks Template as Anode of Lithium Ion Batteries。

轉自《石墨烯雜志》公眾號:

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