楼雄文Angew. Chem. Int. Ed.:氮掺杂碳包覆SnS纳米片构筑多级微米空心盒子用于高效储钠

钠离子电池由于资源丰富、价格低廉等特点,得到研究者的广泛关注。然而,由于钠离子的半径远大于锂离子,开发可快速、高效地储存钠离子的电极材料是一项很具挑战性的研究课题。Sn基硫化物(如SnS2和SnS)由于其独特的层状结构和较大的晶格间距,能够整合转化和合金化反应机制存储钠离子,使其具有较高的容量,是潜在的钠离子电池负极材料。 由于SnS在储存钠离子的过程中具有较小的晶格膨胀和较少的相转化反应,使得SnS比SnS2更有希望成为高效的钠离子电池负极材料。但是,单纯的SnS材料的导电性差,直接作为负极材料用于钠离子电池时,往往表现出很差的电化学性能。最近,新加坡南洋理工大学楼雄文教授课题组报道了由氮掺杂碳(NC)包覆SnS纳米片构筑的多级微米盒子SnS@NC)用于高效储钠。该SnS@NC复合材料在0.01-3.0V电压区间表现出优异的钠离子储存性能,且具有良好的循环稳定性。该文章发表在国际知名期刊《Angew. Chem. Int. Ed.》上。
实验以ZnSn(OH)6微米盒子为模板,通过相转化、聚多巴胺包覆和煅烧过程,得到SnS@NC多级微米盒子。材料的合成过程和结构表征如图1-3。
楼雄文Angew. Chem. Int. Ed.:氮掺杂碳包覆SnS纳米片构筑多级微米空心盒子用于高效储钠 图1. SnS@NC的合成过程:I)相转化;II)聚多巴胺包覆;III)在N2中煅烧。
楼雄文Angew. Chem. Int. Ed.:氮掺杂碳包覆SnS纳米片构筑多级微米空心盒子用于高效储钠
图2. SnS2和SnS2@PDA多级微米盒子的结构表征。
楼雄文Angew. Chem. Int. Ed.:氮掺杂碳包覆SnS纳米片构筑多级微米空心盒子用于高效储钠
图3. SnS@NC多级微米盒子的结构表征。
SnS@NC多级微米盒子作为钠离子电池的负极材料时,在0.01-3.0V电压区间,在0.1 A/g的电流密度下,具有约 610 mAh/g的可逆比容量;同时,该复合材料具有良好的循环稳定性,在0.5A/g的电流密度下,能稳定循环100周。
楼雄文Angew. Chem. Int. Ed.:氮掺杂碳包覆SnS纳米片构筑多级微米空心盒子用于高效储钠图4. SnS@NC多级微米盒子的电化学性能。
Sibo Wang, Yongjin Fang, Xiao Wang, and Xiong Wen (David) Lou*, Hierarchical microboxes constructed by SnS nanoplates coated with nitrogen-doped carbon for efficient sodium storage, Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/anie.201810729.

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参考文献:Angew. Chem. Int. Ed.