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中南民族大學Yingkui Yang課題組--導電碳載體上原位生長聚酰亞胺納米陣列作為無金屬陰極:可實現高倍率特性和長壽命充電儲存
       這里,在氧化石墨烯和碳納米管(CNT)存在下,對二酐和二胺共聚單體鹽進行有效的水熱縮聚反應,分別形成了石墨烯片夾層的,和CNT包裹的聚酰亞胺(PI@GS 和PI@NT)。原位異質成核過程可實現相互交聯的PI納米片和導電碳基底之間的緊密接觸,形成堅固的3D分級納米體系結構,具有豐富的多孔通道和高度暴露的氧化還原活性位點。當用作陰極時,PI@GS和PI@NT顯示出 快速的表面主導電容行為特征,這歸因于電子的高速傳輸,電解質的高滲透性和離子的快速擴散。PI@GS陰極表現出卓越的電化學性能,高效的羰基利用率(90%),高比容量(在 0.1C 時達到165 mA h g-1),出色的倍率性能,以及長時間的循環穩定性(5000個循環后仍保留88%),明顯優于其PI對應物和其它報道的聚合物陰極。在PI@GS陰極中還觀察到穩定的Na離子存儲性能。
 

Figure 1. 單體和聚酰亞胺的化學結構,以及PI@GS和PI@NT復合材料的合成路線。
 
  Figure 2.PI@GS-2的(a–c)SEM和(d–g)TEM圖像,(h)其C,N和O的元素映射。
 
  Figure 3純CNT和PI@NT的(a-c)TEM和(d-f)SEM圖像。
 
  Figure 4(a)純PI,PI@GS和PI@NT復合材料的FT-IR光譜。(b)共聚單體鹽,純PI以及PI@GS和PI@NT復合材料的XRD圖譜。
 
  
Figure 5(a)雜環亞胺組在PI鏈重復單元中的鋰存儲機制。電化學性能:(b)典型CV曲線和(c)充電/放電電壓曲線; PI,PI@GS和PI@NT陰極的(d)倍率特性和(e)在各種電流速率下保留的容量。
  
      該研究工作由中南民族大學Yingkui Yang課題組于2021年發表在Journal of Materials Chemistry A期刊上。原文:In situ growth of polyimide nanoarrays on conductive carbon supports for high-rate charge storage and long-lived metal-free cathodes。

轉自《石墨烯雜志》公眾號

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