二維(2D)材料因其具有較大的表面積、易于接近的氧化還原活性位點(diǎn)和豐富的離子擴(kuò)散通道，在儲(chǔ)能領(lǐng)域得到了廣泛的研究。然而，二維材料在電化學(xué)儲(chǔ)能過(guò)程中嚴(yán)重的自堆積和體積膨脹是限制其應(yīng)用的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。本文提出了一種通過(guò)對(duì)氨基苯甲酸(PABA)分子在Ti
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2和氧化石墨烯片層之間的選擇性焊接來(lái)構(gòu)建具有穩(wěn)定層狀結(jié)構(gòu)的氧化石墨烯和Ti
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2層狀納米復(fù)合物(GO-PABA-Ti
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2)的有效策略。剛性的PABA分子通過(guò)HN-C=O鍵焊接在Ti
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2和GO片材之間，這種柱狀/應(yīng)變效應(yīng)增強(qiáng)了Ti
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2和GO片材的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，緩解了Li+插入/提取過(guò)程中的自重新堆積。GO-PABC-Ti
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2表現(xiàn)出優(yōu)異的Li+存儲(chǔ)性能，經(jīng)過(guò)230次循環(huán)后在0.1 Ag
−1的比容量為493.0 mAh g
−1，經(jīng)過(guò)700次循環(huán)后在1.0 Ag
−1的庫(kù)侖效率為99.0%。原位XRD測(cè)量表明，通過(guò)PABA分子焊接制備的GO-PABC-Ti
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2在充放電過(guò)程中具有穩(wěn)定的層狀結(jié)構(gòu)，具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性和較長(zhǎng)的循環(huán)壽命。該策略提供了一種制備二維層狀納米復(fù)合材料的實(shí)用方法和一種增強(qiáng)鋰離子存儲(chǔ)性能的創(chuàng)新方法。
圖1. GO-PABC-Ti
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2的制作工藝示意圖。
圖2 (a) m-Ti
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2、Ti
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2-NH
2和GO-PABA-Ti
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2的FTIR光譜。(b)純m-Ti
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2和GO-PABC-Ti
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2的XPS測(cè)量光譜和(c) c 1s高分辨率光譜。(d) GO、m-Ti3C2和GO-PABC-Ti
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2的XRD圖案。(e) m-Ti
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2和GO-PABC-Ti
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2的N2吸附/解吸曲線。
圖3. (a) m-Ti
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2的SEM圖像和(b) TEM圖像。(c) GO的TEM圖像。(d) SEM圖像，(e) TEM圖像，(f) HRTEM圖像GO-PABC-Ti
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2。(g) GO-PABC-Ti
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2的TEM映射圖像。
圖4 GO-PABC-Ti
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2的電池相關(guān)性能測(cè)試01。
圖5 GO-PABC-Ti
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2的電池相關(guān)性能測(cè)試02。
圖6 GO-PABC-Ti
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2的電池相關(guān)性能測(cè)試03。
相關(guān)科研成果由蘭州理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院Mao-Cheng Liu等人2023年發(fā)表在ACS Applied Nano Materials (https://doi.org/10.1021/acsanm.2c05298)上。原文：Ti3C2/Graphene Oxide Layered Nanocomposites for Enhanced Lithium-Ion Storage。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
