常見的SIB負極材料理論比容量低，倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性均不理想。為了緩解以上缺陷，制備得到了儲鈉性能**的反蛋白石結(jié)構(gòu)碳包覆過渡金屬硫化物量子點納米復(fù)合材料。通過模板法將過渡金屬硫化物量子點嵌入到三維大孔碳骨架中，成功制備了反蛋白石結(jié)構(gòu)的碳包覆過渡金屬硫化物量子點納米復(fù)合材料(3DOM TMs-QDs@NC)。實驗結(jié)果表明:該納米復(fù)合材料作為SIB負極材料時，具有較高的可逆容量，**的倍率性能和超過2000次的循環(huán)穩(wěn)定性。

圖文解析：

示意圖-1. 3DOM TMs-QDs@NC的合成過程示意圖

圖-1. 3DOM Co9S8-QDs@NC復(fù)合材料的電鏡圖片及元素分布

(a)-(c) 3DOM Co9S8-QDs@NC復(fù)合材料的FE-SEM圖像；

(d)-(f) 3DOM Co9S8-QDs@NC復(fù)合材料的TEM圖像；

(g) 3DOM Co9S8-QDs@NC復(fù)合材料的高分辨透射電鏡(HR-TEM)圖像；

(h) 3DOM Co9S8-QDs@NC復(fù)合材料的暗場STEM圖像；

(i) 3DOM Co9S8-QDs@NC復(fù)合材料的EDX元素分布圖像。

圖-2. 3DOM Co9S8-QDs@NC復(fù)合材料的XRD圖像及Co9S8的立方結(jié)構(gòu)示意圖

(a) 3DOM Co9S8-QDs@NC復(fù)合材料的XRD圖像；

(b) Co9S8的立方晶體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖-3. 3DOM Co9S8-QDs@NC復(fù)合材料的拉曼光譜、XPS能譜、氮氣吸附脫附等溫線及其孔徑分布曲線

(a) 3DOM Co9S8-QDs@NC復(fù)合材料的拉曼光譜；

(b) 3DOM Co9S8-QDs@NC復(fù)合材料的XPS能譜；

(c)-(e) Co, S, N對應(yīng)的高分辨率XPS能譜；

(f) 3DOM Co9S8-QDs@NC復(fù)合材料的氮氣吸附脫附等溫線及其孔徑分布曲線。

圖-4. 3DOM Co9S8-QDs@NC復(fù)合材料的電化學(xué)性能測試曲線

(a) 3DOM Co9S8-QDs@NC電極的循環(huán)伏安(CV)曲線；

(b) 3DOM Co9S8-QDs@NC電極的恒流充放電曲線；

(c) 3DOM Co9S8-QDs@NC電極的循環(huán)性能曲線；

(d) 3DOM Co9S8-QDs@NC電極的倍率性能曲線；

(e) 不同電流密度下3DOM Co9S8-QDs@NC電極的容量保持率；

(f) 不同負極材料的倍率性能對比；

(g) 電流密度為1 A?g-1時，3DOM Co9S8-QDs@NC電極的循環(huán)性能及庫倫效率。

圖-5. 不同掃描速率下樣品的CV曲線及容量貢獻分布情況

(a) 不同掃描速率下的CV曲線；

(b) 不同氧化-還原狀態(tài)下電流與掃速之間的關(guān)系曲線；

(c) 不同掃描速率下，3DOM Co9S8-QDs@NC中電容性容量對總?cè)萘康呢暙I率對比圖；

(d) 掃描速率為6 mV?s-1時，3DOM Co9S8-QDs@NC電容型容量和擴散控制型容量對總?cè)萘康呢暙I對比圖；

(e) 3DOM Co9S8-QDs@NC和Co9S8-QDs@NC電極循環(huán)后的Nyquist曲線；

(a) 初始狀態(tài)下3DOM Co9S8-QDs@NC電極的橫截面SEM圖像；

(b) 初始狀態(tài)下Co9S8-QDs@NC電極的橫截面SEM圖像；

(c) 滿充狀態(tài)下3DOM Co9S8-QDs@NC電極的橫截面SEM圖像；

(d) 滿充狀態(tài)下Co9S8-QDs@NC電極的橫截面SEM圖像；

(e) 不同充放電倍率下3DOM Co9S8-QDs@NC和Co9S8-QDs@NC電極內(nèi)電化學(xué)反應(yīng)機理示意圖。

圖-8. 3DOM Co9S8-QDs@NC/Na3V2(PO4)3鈉離子全電池示意圖及其對應(yīng)的電化學(xué)性能測試曲線

(a) 3DOM Co9S8-QDs@NC/Na3V2(PO4)3電極對構(gòu)成的鈉離子全電池的示意圖；

(b) 電流密度為0.5 A?g-1時，鈉離子全電池的恒流充放電曲線；

(c) 電流密度為0.5 A?g-1時，鈉離子全電池的循環(huán)性能。

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zzj 2021.3.29