稳定Na+离子储存通过双活性站点利用在共价有机框架-碳纳米管复合材料中的利用
Anupam Dey1, Atin Pramanik2, Sougat Purohit3
1Molecular Materials Laboratory, Chemistry and Physics of Materials Unit (CPMU), School of Advanced Materials (SAMat), International Centre for Materials Science (ICMS), Jakkur, Jawaharlal Nehru Centre for Advanced Scientific Research, Bangalore, 560064, India.
我们开发了与碳纳米管集成的新型共价有机框架 (COFs),用于先进的离子电池. 这些环保有机电极为储能提供高容量和稳定性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 氧化还原活性共价有机框架 (COF) 对可充电能量存储中的成本效益高,可持续的有机电极具有前景.
- 在COF中的金属结合点提高了它们在电化学应用中的性能.
研究的目的:
- 合成和表征一个基于三的聚胺COF及其纳米复合材料与多壁碳纳米管 (MWCNTs).
- 评估这些COF@CNT复合材料作为离子电池 (SIB) 的阴极材料.
主要方法:
- 微波辅助合成的COF和COF@CNT纳米复合材料 (COF@CNT-X,X=10,30,50重%NH2-MWCNT).
- 通过MWCNTs的氨基功能化进行共价链接.
- 作为SIBs的阴极材料的电化学评估.
- 外置X射线光电子光谱 (XPS) 和密度函数理论 (DFT) 的计算.
主要成果:
- COF@CNT-50复合材料表现出极好的Na+离子储存性能,可逆容量为164.3mAhg-1在25mAg-1下.
- 复合材料在周围环境和高温 (65°C) 的1000个循环中表现出了显著的稳定性.
- 氨基功能化改善了导电性,刚性和稳定性;界面COF生长增强了Na+扩散动力学.
结论:
- 合成的基于三的聚胺COF@CNT纳米复合材料是高性能SIB的有效阴极材料.
- 双重氧化还原活性位点和增强的Na+扩散动力学有助于优越的电化学性能.
- DFT计算阐明了Na+结合机制,支持了关于存储容量和电压配置文件的实验发现.
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