中國粉體網(wǎng)訊  氮摻雜石墨烯被認為是有應用前景的鋰離子電池電極材料，理論和實驗研究表明，氮摻雜石墨烯的儲鋰性能很大程度上依賴于氮摻雜量。然而,，大量的氮原子摻雜到晶格里會降低其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,，故電池容量等電化學性能的進一步提高和改善受到限制,。

　　近日,，中國科學技術(shù)大學合肥微尺度物質(zhì)科學國家實驗室（籌）博士生鄭方才和材料系碩士生楊陽通過理論模擬計算,，提出了邊緣氮摻雜和孔洞額外儲鋰的思想，并設計出了一種能實現(xiàn)邊緣氮摻雜,，避免邊緣被羧基,、羥基修飾的氮摻雜類石墨烯粒子的制備工藝，制備了高氮摻雜的多孔類石墨烯粒子,。作為鋰離子電池電極材料表現(xiàn)出優(yōu)異的儲鋰性能,。該研究成果發(fā)表在近期出版的《自然•通訊》上。

　　利用高含氮配合物ZIF-8為前驅(qū)物在惰性氣氛中焙燒一步法制備了高氮摻雜的類石墨烯粒子,。這種方法能有效地避免類石墨烯粒子邊緣易生成羥基,、羧基、環(huán)氧基等官能團,，有利于氮原子在石墨烯晶格內(nèi)及邊緣摻雜,，提高摻雜量，如800℃制備的樣品其氮含量達17.72 wt%,。此外,，焙燒后所形成的類石墨烯粒子聚集體內(nèi)含大量孔洞，其內(nèi)表面富含吡啶,、吡咯型氮摻雜原子,，理論模擬計算表明，這種孔洞可以提供額外的儲鋰容量,。另外,，這種特殊的孔道結(jié)構(gòu)，有利于充放電循環(huán)過程中鋰離子和電解質(zhì)的傳輸,，大大提高了鋰離子的遷移速率,。這些結(jié)構(gòu)優(yōu)點使所制備的氮摻雜類石墨烯粒子的電化學性能得到了較大的提高，容量和循環(huán)穩(wěn)定性都優(yōu)于目前文獻報道的氮摻雜碳材料,，有潛在的應用前景,。

　　該研究得到了國家自然科學基金委和中科院等有關(guān)項目的資助。