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反蛋白石结构的碳包覆过渡金属硫化物量子点纳米复合材料(3DOM TMs-QDs@NC)
发布时间:2021-03-29     作者:zzj   分享到:

常见的SIB负极材料理论比容量低,倍率性能和循环稳定性均不理想。为了缓解以上缺陷,制备得到了储钠性能优异的反蛋白石结构碳包覆过渡金属硫化物量子点纳米复合材料。通过模板法将过渡金属硫化物量子点嵌入到三维大孔碳骨架中,成功制备了反蛋白石结构的碳包覆过渡金属硫化物量子点纳米复合材料(3DOM TMs-QDs@NC)。实验结果表明:该纳米复合材料作为SIB负极材料时,具有较高的可逆容量,优异的倍率性能和超过2000次的循环稳定性。

图文解析:

示意图-1. 3DOM TMs-QDs@NC的合成过程示意图

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-1. 3DOM Co9S8-QDs@NC复合材料的电镜图片及元素分布

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(a)-(c) 3DOM Co9S8-QDs@NC复合材料的FE-SEM图像;

(d)-(f) 3DOM Co9S8-QDs@NC复合材料的TEM图像;

(g) 3DOM Co9S8-QDs@NC复合材料的高分辨透射电镜(HR-TEM)图像;

(h) 3DOM Co9S8-QDs@NC复合材料的暗场STEM图像;

(i) 3DOM Co9S8-QDs@NC复合材料的EDX元素分布图像。

-2. 3DOM Co9S8-QDs@NC复合材料的XRD图像及Co9S8的立方结构示意图

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(a) 3DOM Co9S8-QDs@NC复合材料的XRD图像;

(b) Co9S8的立方晶体结构示意图。

-3. 3DOM Co9S8-QDs@NC复合材料的拉曼光谱、XPS能谱、氮气吸附脱附等温线及其孔径分布曲线

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(a) 3DOM Co9S8-QDs@NC复合材料的拉曼光谱;

(b) 3DOM Co9S8-QDs@NC复合材料的XPS能谱;

(c)-(e) Co, S, N对应的高分辨率XPS能谱;

(f) 3DOM Co9S8-QDs@NC复合材料的氮气吸附脱附等温线及其孔径分布曲线。

-4. 3DOM Co9S8-QDs@NC复合材料的电化学性能测试曲线

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(a) 3DOM Co9S8-QDs@NC电极的循环伏安(CV)曲线;

(b) 3DOM Co9S8-QDs@NC电极的恒流充放电曲线;

(c) 3DOM Co9S8-QDs@NC电极的循环性能曲线;

(d) 3DOM Co9S8-QDs@NC电极的倍率性能曲线;

(e) 不同电流密度下3DOM Co9S8-QDs@NC电极的容量保持率;

(f) 不同负极材料的倍率性能对比;

(g) 电流密度为1 Ag-1时,3DOM Co9S8-QDs@NC电极的循环性能及库伦效率。

-5. 不同扫描速率下样品的CV曲线及容量贡献分布情况

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(a) 不同扫描速率下的CV曲线;

(b) 不同氧化-还原状态下电流与扫速之间的关系曲线;

(c) 不同扫描速率下,3DOM Co9S8-QDs@NC中电容性容量对总容量的贡献率对比图;

(d) 扫描速率为6 mVs-1时,3DOM Co9S8-QDs@NC电容型容量和扩散控制型容量对总容量的贡献对比图;

(e) 3DOM Co9S8-QDs@NCCo9S8-QDs@NC电极循环后的Nyquist曲线;

image.png

(a) 初始状态下3DOM Co9S8-QDs@NC电极的横截面SEM图像;

(b) 初始状态下Co9S8-QDs@NC电极的横截面SEM图像;

(c) 满充状态下3DOM Co9S8-QDs@NC电极的横截面SEM图像;

(d) 满充状态下Co9S8-QDs@NC电极的横截面SEM图像;

(e) 不同充放电倍率下3DOM Co9S8-QDs@NCCo9S8-QDs@NC电极内电化学反应机理示意图。

-8. 3DOM Co9S8-QDs@NC/Na3V2(PO4)3钠离子全电池示意图及其对应的电化学性能测试曲线

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(a) 3DOM Co9S8-QDs@NC/Na3V2(PO4)3电极对构成的钠离子全电池的示意图;

(b) 电流密度为0.5 Ag-1时,钠离子全电池的恒流充放电曲线;

(c) 电流密度为0.5 Ag-1时,钠离子全电池的循环性能。


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zzj 2021.3.29


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