高質量石墨烯的大規(guī)模、低成本制備方法對于推進基于石墨烯的儲能應用及其他應用至關重要。在這里，我們提出了一種硫輔助方法，將四苯基錫的苯環(huán)轉化為高純度結晶石墨烯。具體而言，制備了三維少層石墨烯微球（FLGMs），證明其是儲能應用的理想選擇。對于鉀離子電池，基于FLGM的負極表現(xiàn)出低放電平臺（平均放電平臺約為0.1 V）、在50 mA g
-1時具有285 mAh g
-1的高初始容量和高倍率性能（在100 mA g
-1時為 252 mAh g
-1；在1000 mA g
-1為95 mAh g
-1)。此外，基于FLGM的負極表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，在 200 mA g
-1下循環(huán)1000次后沒有容量損失。這種不需要基板且可擴展用于連續(xù)或半連續(xù)生產石墨烯的工藝，為基于石墨烯的能量存儲設備鋪平了道路。
Figure 1. 硫輔助制備由幾層石墨烯 (FLGM) 組成的微球。(a) 硫輔助四苯基錫的苯環(huán)轉化為石墨烯、H
2S和SnS
2的示意圖。(b) 硫輔助苯環(huán)轉化為石墨烯的反應途徑。(c) FLGM 集合的光學圖像。(d) (c)的SEM圖像。(e) 孤立FLGM的SEM 圖像。(f) FLGM 外圍邊緣的SEM圖像。(g) FLGM中碳含量的EDX映射。(h) FLGM的TEM圖像。(i) 孤立FLGM的TEM圖像。(j) FLGM外圍邊緣的TEM圖像。（k和l）石墨烯薄片的HRTEM圖像。比例尺：(c) 10 cm, (d) 20 mm, (e) 2 mm, (f) 200 nm, (g) 1 mm, (h) 2 mm, (i) 1 mm, (j) 200 nm, (k) 5 nm 和 (l) 2 nm。
Figure 2. 制備的FLGM的結構表征。
Figure 3. 在各種反應溫度下獲得的反應產物的性質。
Figure 4. 密度泛函理論計算。硫輔助四苯基錫分解成石墨烯的擬議機制。鍵長以Å為單位。以 kcal mol
-1給出的相對能量與Sn(Ph)
4+
1S
2進行比較。
Figure 5. PIBs中基于FLGM的負極的電化學性能。
相關研究成果于2021年由湖南大學Bingan Lu課題組，發(fā)表在Energy Environ. Sci.（DOI: 10.1039/d0ee03203d）上。原文：Sulfur-assisted large-scale synthesis of graphene microspheres for superior potassium-ion batteries。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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