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徐宇曦/孫麗霞/陳中輝AFM：調(diào)節(jié)石墨烯層間距即可得到超高儲鉀性

近日，西湖大學(xué)徐宇曦（通訊作者），廣西大學(xué)孫麗霞（通訊作者）和河南大學(xué)陳中輝（通訊作者）等人本文報(bào)道了一種簡單而有效的自生長策略，它可以同時(shí)調(diào)節(jié)層間距和石墨烯的親冷性，從而使碳材料具有超高的儲鉀性能。

OM-G合成工藝流程示意圖

該策略通過靜電/配位相互作用和金屬離子與含氧基團(tuán)的原位自轉(zhuǎn)化反應(yīng)，將單個(gè)金屬離子均勻吸附在氧化石墨烯表面的含氧基團(tuán)上，形成具有冷凍親水性的超小金屬氧化物納米顆粒修飾/插層石墨烯骨架(OM-G)。通過實(shí)驗(yàn)和理論分析，首次揭示了擴(kuò)大層間距和增強(qiáng)凍干性的協(xié)同效應(yīng)，顯著降低了離子擴(kuò)散勢壘，提高了離子輸運(yùn)動力學(xué)。

原位自轉(zhuǎn)化反應(yīng)的研究

結(jié)果表明，這種獨(dú)特的OM-G單體作為鉀離子電池的獨(dú)立負(fù)極，在0.1 A g^?1時(shí)具有496.4 mAh g^?1的超高可逆容量，在10 A g^?1時(shí)具有優(yōu)異的倍率性能(306.6 mAh g^?1)，并且具有顯著的長期循環(huán)穩(wěn)定性(1 A g^?1在2000次循環(huán)中的容量保持率為96.3%)，這不僅遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于以往的石墨烯/碳材料，也是目前報(bào)道的所有鉀離子電池負(fù)極材料中性能最好的。本研究為提高電極材料的電化學(xué)性能提供了新的基礎(chǔ)性見解。

a)OM-G-300, b)OM-G-400和c)OM-G-500的SEM圖像

A Self-Growth Strategy for Simultaneous Modulation of Interlayer Distance and Lyophilicity of Graphene Layers toward Ultrahigh Potassium Storage Performance(Adv. Funct. Mater., 2021, DOI: 10.1002/adfm.202105145)

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