我校化科院周小四教授課題組與沈健教授課題組合作在《Angewandte Chemie》發(fā)表重要研究成果
南京師范大學(xué)的周小四教授課題組與沈健教授課題組合作,通過多步模板法成功制備了蛋黃殼結(jié)構(gòu)的FePO4(FePO4YSNSs),并用于鈉離子電池正極。FePO4YSNSs由介孔結(jié)構(gòu)的納米蛋黃和堅固多孔的納米蛋殼構(gòu)成。另外,改變初始碳球模板的酸化程度,空心FePO4納米球(FePO4HNSs)和實心FePO4納米球(FePO4SNSs)也被相繼合成。值得注意的是,這一多步模板法還可用于制備蛋黃殼、空心和實心結(jié)構(gòu)的Fe2O3。 FePO4YSNSs在鈉離子電池正極中具有獨特的優(yōu)勢:首先,蛋黃殼結(jié)構(gòu)和納米顆粒構(gòu)筑單元都可以有效地減輕在嵌/脫鈉過程中的內(nèi)部應(yīng)力;大比表面積和小孔徑可以減小鈉離子/電子的擴(kuò)散距離,從而提高儲鈉動力學(xué)。其次,介孔的納米蛋黃可以改善FePO4YSNSs正極的電解質(zhì)滲透,從而加速電荷轉(zhuǎn)移和鈉離子擴(kuò)散;堅固的納米殼可以增強(qiáng)FePO4YSNS的結(jié)構(gòu)完整性,從而提高了循環(huán)穩(wěn)定性。另外,高密度的FePO4納米殼的帶隙比低密度的FePO4納米蛋黃的帶隙小,導(dǎo)致在納米殼和納米蛋黃之間形成一個內(nèi)置電場,這將提高電荷轉(zhuǎn)移動力學(xué)并導(dǎo)致高倍率性能。將上述獲得的FePO4YSNSs用于鈉離子電池正極,電化學(xué)測試表明:與FePO4HNSs和FePO4SNSs相比,F(xiàn)ePO4YSNSs的儲鈉性能最優(yōu)(在100 mA g−1的電流密度下,可逆容量為106.3 mAh g−1;循環(huán)1000圈后,容量保持率為91.3%)。更重要的是,這種簡單易行的多步模板法與獨特的蛋黃殼結(jié)構(gòu),不僅使FePO4具有優(yōu)異的儲鈉性能,還將為催化等其它領(lǐng)域提供新思路。
南京師范大學(xué)
2021-02-01