【摘 要】
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以氧化石墨烯,葡萄糖和吡咯为原料,通过水热处理和随后的KOH活化过程制备了一种具有片状结构的氮掺杂"三明治"结构多孔碳,由石墨烯作为导电填充物并在其上下表面均匀的负载着一层氮掺杂的多孔碳形成.在水热制备过程中,氧化石墨烯作为中间石墨烯填充物的前驱体和片状结构的模板,通过氢键作用诱导葡萄糖和吡咯均匀的负载到氧化石墨烯的两侧.这种结构具有相互连通的孔道,其厚度约为50nm,并且具有高导电性、高比表面积
【机 构】
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清华大学深圳研究生院炭功能材料工程实验室和深圳市石墨烯重点实验室,广东深圳518055;清华大学材料学院先进材料教育部重点实验室,北京100084
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以氧化石墨烯,葡萄糖和吡咯为原料,通过水热处理和随后的KOH活化过程制备了一种具有片状结构的氮掺杂"三明治"结构多孔碳,由石墨烯作为导电填充物并在其上下表面均匀的负载着一层氮掺杂的多孔碳形成.在水热制备过程中,氧化石墨烯作为中间石墨烯填充物的前驱体和片状结构的模板,通过氢键作用诱导葡萄糖和吡咯均匀的负载到氧化石墨烯的两侧.这种结构具有相互连通的孔道,其厚度约为50nm,并且具有高导电性、高比表面积(2677m2·g-1)和高的孔容(1.8cm3·g-1),因此能够实现高的硫负载量并能很好的限制多硫化物的溶解.形成的碳-硫复合材料具有高的比容量、倍率性能和优异的循环稳定性.在2C(1C=1675mA·g-1)倍率充放电时,其初始可逆容量达到625mAh·g-1,经过200周循环后容量仍然保持在461mAh·g-1,每周循环的容量损失仅为0.13％.另外这种片状结构能够具有更高的压实密度,因此电池的体积容量可以达到350mAh·cm-3(0.1C倍率下充放电).此外,该结构可以确保高负载量的硫能够与导电骨架良好的接触,从而提高了硫的电化学活性和利用率.
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