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成果简介
掺氮多孔碳在钠离子电池（SIBs）中的应用已经引起了巨大的关注。本文，中国石油大学杨旺、李永峰教授团队在《Small》期刊发表名为“Edge-Nitrogen Enriched Porous Carbon Nanosheets Anodes with Enlarged Interlayer Distance for Fast Charging Sodium-Ion Batteries”的论文，研究通过在密封的石墨坩埚中以不同的温度（T=700、800和900℃）对g-C3N4和葡萄糖进行退火，合成了一系列边缘氮富集多孔碳纳米片（ENPCNs）。令人惊讶的是，在封闭的热处理条件下，ENPCNs-T具有较高的N掺杂水平（>12.62 at%）和不同的碳层间距离，范围从0.429到0.487 nm。通过将碳层间距离与ENPCNs-T材料的N构型相关联，提出了吡咯啉N对碳层间距离增加的重要影响的合理看法。
当作为SIBs的阳极材料应用时，ENPCNs-800表现出显著的容量（0.1Ag-1时为294.1mAh g-1）、优异的速率性能（10Ag-1时为132.8mAh g-1）和出色的循环寿命（1000次循环后1Ag-1时为180.6mAh -1，容量保持率为104.7%）。同时，循环伏安法、静电间歇滴定技术和电化学阻抗谱的表征表明，边缘氮掺杂和扩大的碳层间距离提高了ENPCNs-800的容量和快速充电性能。考虑到ENPCNs-800的储纳机制的详细研究和优异的电化学性能，这项工作可以为SIBs的研究开辟了一条新的途径。
图文导读
图1、ENPCNs-T的合成示意图。
图2、ENPCNs-700的SEM图像（a1,a2）和TEM图像（a3,a4）。ENPCNs-800的SEM图像（b1,b2）和TEM图像（b3,b4）。ENPCNs-900的SEM图像（c1,c2）和TEM图像（c3,c4）。
图3、a) ENPCNs-T的XPS光谱。b) ENPCNs-700, c) ENPCNs-800, 和 d) ENPCNs-900的N 1s高分辨率XPS光谱。e) ENPCNs-T的氮掺杂物构型。
图4、a) ENPCNs-T的拉曼光谱。b) ENPCNs-T的N2吸附-解吸等温线模式。c) ENPCNs-T的中孔尺寸分布。d) 使用DFT方法根据吸附等温线计算的ENPCNs-T的微孔尺寸分布。
图5、ENPCNs-T用于SIBs的电化学测试
图6、ENPCNs-T的Na存储机制示意图
小结
综上所述，在这项工作中，对不同氮配置的影响的鉴定为构建先进的碳纳米材料创造了一个新的维度，用于电化学能源转换技术。ENPCNs-800的优异性能显示了其在SIBs中实际应用的巨大潜力。
文献：
https://doi.org/10.1002/smll.202204375
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