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【锡基材料储Na专题】分层纳米管结构的碳包覆超薄SnS纳米片

纳米结构的金属硫化物具有良好的电化学性能和超高的氧化还原性质,在超级电容器、电分析以及离子电池领域有着潜在的价值,且越来越受研究人员关注。在之前对金属硫化物研究中,空心纳米结构和分层纳米管结构可以有效提高金属硫化物的电化学性能。但是分层纳米管结构的Sn(Ⅱ)S材料还未被研究报道。

【锡基材料储Na专题】分层纳米管结构的碳包覆超薄SnS纳米片

图1 MoO3@SnS纳米棒材料的表征 (a,b) FESEM (c) TEM,SnS纳米管的表征 (d,e) FESEM (f) TEM。

【锡基材料储Na专题】分层纳米管结构的碳包覆超薄SnS纳米片

图2 分层SnS@C纳米管的表征(a-c) FESEM (d,e) TEM (f) HRTEM

南洋理工大学楼雄文课题组的研究工作者,用软模板和碳包覆的方法,分两步制备出分层空心纳米管结构的硫化锡(SnS@C)材料,将其应用于钠离子电池电极材料,表现出超高的比容量和高稳定的倍率性、循环性。

【锡基材料储Na专题】分层纳米管结构的碳包覆超薄SnS纳米片

图3 (a) 分层SnS@C纳米管在0.1A/g的电流密度下的充放电曲线 (b) 分层SnS@C纳米管和花状SnS@C 在0.2A/g的电流密度下的循环性能 (c) 分层SnS@C纳米管的倍率性能

SnS@C在0.1A/g的电流密度下,首次放电比容量高达612.5mAh/g,首次充电比容量为464.9mAh/g,库伦效率高达76%,首次可逆循环比容量的降低是因为首次循环形成了SEI,第二次放电比容量为481.5mAh/g,充电比容量为463.7mAh/g,库伦效率高达96%;在0.2A/g的电流密度下循环100次容量保持为440.3mAh/g;SnS@C的倍率性也相当好,在0.05、0.1、0.2、1、2和5A/g的电流密度下,表现出的可逆容量分别为520、449.3、435.3、405、374.7、340.7和290mAh/g,当电流回到0.1A/g的时候,容量也回到450mAh/g

如此优越的电化学性能,作者给出解释:SnS@C材料的超薄碳层紧贴SnS纳米片,既提高了材料的导电能力又防止材料在循环过程中粉化。

参考文献

Peilei He, Yong Jin Fang, Xin-Yao Yu, Xiong Wen (David) Lou, Hierarchical Nanotubes Constructed by Carbon-Coated Ultrathin SnS Nanosheets for Fast Capacitive Sodium Storage, Angew. Chem. Int. Ed., 2017, DOI:10.1002/ange.201706652

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