北大邹如强团队合成0.422nm纳米颗粒包覆多孔碳纳米纤维

成果简介

金属有机框架（MOF）衍生的碳纳米材料正在成为钠离子电池的有前途的负极材料。然而，热解过程中杂原子的损失和聚集严重阻碍了其进一步的应用。本文，北京大学材料科学与工程学院邹如强课题组在《Carbon》期刊发表名为“Construction of CoS-encapsulated in ultrahigh nitrogen doped carbon nanofibers from energetic metal-organic frameworks for superior sodium storage”的论文，研究提出利用静电纺丝将高能MOF结构化成纳米纤维，然后进行一步硫化。合成了具有超大层间距（0.422 nm）的CoS纳米颗粒包覆N/S掺杂多孔碳纳米纤维（CoS/NSCNF），改善了钠离子的扩散特性和相行为。

得到的CoS/NSCNF在6Ag-1下2250次循环后提供了358.5mAhg-1的优异倍率性能，用作钠离子电池的阳极。与MOF衍生的碳相比，CoS/NSCNF 的丰富的N/S缺陷、扩大的碳间距和连续的一维结构带来了优异的存储性能，增强了钠离子的存储能力。密度泛函理论计算进一步表明，氮掺杂有利于 CoS/NSCNF的钠离子吸附能力，从而提高存储性能。

图文导读

图1。CoS/NSCNF合成过程示意图

图2。(a) PXRD 图案和 (b) CoS/NSCNF和CoS/CNF的拉曼光谱。CoS/NSCNF的 (c) N1s 和 (d) S2p的高分辨率 XPS 光谱

图3。用于SIB的CoS/NSCNF的电化学性能。

图4。用于SIB的CoS/NSCNF的电化学动力学。

图5。SIB的CoS/NSCNF相变机制

图6、吸附能力图示

小结

综上所述，该研究通过杂原子掺杂策略提高SIB负极材料的容量提供了一种有利的方法，这对于设计具有高储钠性能的转换型负极材料具有指导意义。

文献：

https://doi.org/10.1016/j.carbon.2022.07.037