編號(hào)：CYYJ043232
篇名：富氮多孔碳納米片的氮摻雜構(gòu)型調(diào)控及其儲(chǔ)鋅性
作者：劉思宇 楊卷 陳培 陳祖田 閆斌 劉育紅 邱介山
關(guān)鍵詞： 多孔碳納米片 氮摻雜調(diào)控 鋅離子存儲(chǔ) 電化學(xué) 優(yōu)化設(shè)計(jì)
機(jī)構(gòu)： 西安交通大學(xué)化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院 北京化工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院
摘要： 基于多孔碳正極和鋅金屬負(fù)極構(gòu)建的水性鋅離子電容器(ZICs)具有成本低、環(huán)境友好、安全性高和長(zhǎng)期耐用等優(yōu)點(diǎn),近年來受到廣泛關(guān)注。本文以具有共價(jià)有機(jī)框架結(jié)構(gòu)(COF)的富氮聚合物為碳源前體,通過簡(jiǎn)單的炭化自活化策略,合成了富氮多孔碳納米片(NPCN-x)。研究表明,基于聚合物前體豐富的COF結(jié)構(gòu)特點(diǎn),炭化溫度對(duì)所制備碳材料的氮含量和氮摻雜構(gòu)型有顯著影響,且碳材料表面的吡咯氮含量與其儲(chǔ)鋅性能呈現(xiàn)高度線性相關(guān)。優(yōu)化后的NPCN-800其吡咯氮原子分?jǐn)?shù)高達(dá)2.15%,作為ZICs的正極材料,在0.5A/g的電流密度下,展現(xiàn)出158mAh/g的高比容量和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。結(jié)合密度泛函理論計(jì)算發(fā)現(xiàn),碳材料表面的吡咯氮構(gòu)型具有優(yōu)異的電化學(xué)活性,能夠顯著增強(qiáng)Zn離子的化學(xué)吸脫附過程。該研究為高性能ZICs用碳基電極材料的設(shè)計(jì)構(gòu)建提供了新思路。
