内蒙古大学谷晓俊&郭艳等人Angew.：化学预插层策略—C3N4支撑钒酸盐水性Zn2+电池！

发布日期：2023-06-22    点击次数：95

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研究内容

钒（V）基化合物因其高比容量而成为水性锌离子电池（AZIB）的正极材料。然而，窄的层间距、低的本征电导率和钒的溶解仍然限制了它们的进一步应用。C3N4纳米片内蒙古大学谷晓俊教授、郭艳副教授，内蒙古大学和复旦大学武利民教授以及北京化工大学于乐教授提出了一种由氮化碳（C3N4）支撑的缺氧钒酸盐作为AZIB的正极。C3N4纳米片将正交V2O5转化为层间间距扩大的层状NH4V4O10。结果显示，NH4V4O10提供了优异的Zn离子存储能力，在0.5 A g-1下具有约370 mAh g-1的高比容量，在20 A g-1下有194.7 mAh g-1的高速率容量以及10000次循环的稳定循环性能。相关工作以“Carbon Nitride Pillared Vanadate Via Chemical Pre-Intercalation Towards High Performance Aqueous Zinc-Ion Batteries”为题发表在国际著名期刊Angewandte Chemie International Edition上。

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研究要点

要点1. 作者通过简单的自参与水热策略，设计了氮化碳（C3N4）支撑钒酸铵（NH4V4O10，NVO）作为AZIB的正极。要点2. 来源于尿素的C3N4纳米片作为预插层物可以原位嵌入层状结构中扩大层间间距；也可以作为氮源，在H2O2的帮助下温和释放NH4+离子，参与斜方V2O5向层状NVO的相变。要点3. 支撑结构可以进一步改变钒的化学环境，为加速Zn2+（脱）嵌入动力学和离子导电性创造更多的氧空位。NH4V4O10提供了优异的Zn离子存储能力，在0.5 A g-1下具有约370 mAh g-1的高比容量，在20 A g-1下有194.7 mAh g-1的高速率容量以及10000次循环的稳定循环性能。

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研究图文

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图1.（a）NVO合成示意图。（b）NVO和C3N4的XRD。NVO的（c）SEM、（d）TEM和（e）HAADF-STEM以及相应元素图像。

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图2. NVO的（a）N 1s、（b）V 2p和（c）O 1s的高分辨率XPS光谱。（d）NVO和V2O5的EPR曲线。

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图3. 基于NVO和V2O5的AZIB的电化学性能。

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图4. NVO和V2O5的电化学动力学。

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图5. NVO的储能机制。

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文献详情

Carbon Nitride Pillared Vanadate Via Chemical Pre-Intercalation Towards High Performance Aqueous Zinc-Ion BatteriesYue Xu, Guilan Fan, Peng Xiao Sun, Yan Guo,* Yangyang Wang, Xiaojun Gu,* Limin Wu,* Le Yu*Angew. Chem. Int. Ed.DOI: 10.1002/anie.202303529 本站仅提供存储服务，所有内容均由用户发布，如发现有害或侵权内容，请点击举报。