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武漢理工大學麥立強課題組--三維石墨烯-支撐硫化鎳納米顆粒用于穩定且快速鉀儲存
      硫化鎳(NiS2)通常被認為是合適的陽極材料用于構筑新型鉀離子電池(PIBs),然而在嵌鉀/脫鉀期間,其電導率差和體積變化大嚴重阻礙了NiS2的發展及應用。這里,通過原位硫化和自組裝過程,構建了NiS2納米顆粒支撐于三維氧化石墨烯上(NiS2/3DGO)電極。該NiS2/3DGO具有高的可逆電容量(391 mAh g-1)和出色的倍率特性(在1000 mA g-1電流密度下可穩定地循環測試)。此外,原位XRD和非原位Raman測試結果證明了部分NiS2相轉變為KxNiS2中間體的可逆過程,然后生成Ni和K2S4產物。這是由于在初始循環期間NiS2納米晶體轉換時伴隨著一種無定形相轉變。這樣的理解為金屬硫化物的應用開辟了新思路,并為設計結構穩定的新電極材料提供了指引方向。
 
Figure 1. 合成制備NiS2/3DGO和NiS2 MF的示意圖以及3DGO在NiS2上的穩定效應。
 

Figure 2.(a)NiS2/3DGO,NiS2 MF和3DGO的XRD圖比較,(b)NiS2/3DGO和3DGO的拉曼光譜,(c-d)NiS2/3DGO的SEM圖,(e-f)NiS2/3DGO的TEM和HRTEM圖,(g-k)NiS2/3DGO的SEM圖和相應的元素分布情況。
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Figure 3. (a)NiS2/3DGO在最初四圈時的CV測試結,(b)NiS2/3DGO在50 mA g-1電流密度時的恒電流放電/充電曲線,(c)NiS2/3DGO和NiS2 MF在100 mA g-1時的循環性能測試,(d)NiS2/3DGO的倍率性能,(e)NiS2/3DGO在1000 mA g-1電流密度下的長期循環穩定性。 
 

Figure 4.(a)NiS2/3DGO在不同掃速下的CV曲線,(b)log(i)與log(v)的線性關系,(c-d)電容容量和擴散限制的容量在不同掃速下的貢獻百分比。
 

Figure 5. (a)NiS2/3DGO在第一個循環時的原位XRD結果,(b)NiS2/3DGO在不同放電/充電狀態時的非原位拉曼光譜,(c)鉀儲存機制的示意圖。
 
      該研究工作由武漢理工大學麥立強課題組于2020年發表在Nanoscale期刊上。原文:Three-Dimensional Graphene-Supported Nickel Disulfide Nanoparticles Promise Stable and Fast Potassium Storage
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