聚合物界面自组装导向二维工程层级多孔碳纳米板
Seongseop Kim1, Mieun Ju2, Jisung Lee1
1Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), 291 Daehak-ro, Daejeon 34141, Republic of Korea.
Journal of the American Chemical Society
|February 14, 2020
概括
研究人员使用聚合物自组装策略开发了层次性多孔碳纳米板 (HNCNS). 这些二维材料提供可调节的厚度和孔径,用于先进的储能应用.
科学领域:
- 材料科学
- 纳米技术
- 电化学
背景情况:
- 具有微/半孔的二维 (2D) 碳纳米板由于其独特的特性而备受追捧.
- 实现精确定义的纳米孔状碳纳米板具有可控厚度和孔径大小仍然是一个挑战.
研究的目的:
- 开发一种用于制造超薄,层级多孔的碳纳米板 (HNCNS) 的新策略.
- 能够轻松控制纳米板厚度和中孔尺寸.
- 评估HNCNS作为离子电池中的阳极材料的性能.
主要方法:
- 使用了不混合的三元聚合物和块共聚合物 (BCP) 的聚合物-聚合物界面自组装策略.
- 采用BCP指导与有机-无机前体的联合组装,以创建有序的半结构.
- 应用碳化和化学蚀刻以产生具有层次孔隙性的超薄HNCNS.
主要成果:
- 成功制造出具有可调节厚度 (5.6-75 nm) 和中孔尺寸 (25-46 nm) 的超薄HNCNS.
- 在离子电池阳极中表现出高的特异性容量 (178 mAh g-1 在 1 A g-1 时) 和优异的长期稳定性 (2000 个周期).
- 层次性孔隙结构和二维纳米板形态促进了有效的离子/电子扩散和稳定的离子插入.
结论:
- 开发的聚合物自组装策略为精确设计HNCNS提供了途径.
- 作为离子电池的先进阳极材料,HNCNS具有有前途的性能.
- 控制的多孔性和形态是提高电化学性能的关键.
