中南大學楊華明&劉賽男Appl. Clay. Sci.：以埃洛石為模板制備氮摻雜三維多孔碳負極

DOI:10.1016/j.clay.2020.105916

考慮到埃洛石納米管的一維有序結構和鋁硅酸鹽成分，將其作為制備多功能多孔碳的硬模板進行了研究。在此，通過對天然埃洛石進行靜電紡絲、熱解和脫礦處理，制備了一種新型N摻雜三維多孔碳納米纖維（3D PCN）。當用作Na+電池負極時，所制備的3D PCN在100 mA·g-1的電流密度下顯示出266 mAh·g-1的高比容量以及優異的循環穩定性，在1 A·g-1下循環5000次后其容量保持率為91.1％。這項工作不僅可以擴展埃洛石在儲能方面的應用，而且為先進的Na+電池提供一種低成本且前景廣闊的三維多孔碳材料。

圖1.（a）3D PCN的制備過程示意圖；（b）3D PCN的XPS全掃描（插圖：Si2p XPS掃描），高分辨率（c）C1s和（d）N1s XPS掃描（黑線）及其對應的擬合（彩色線）。

圖2.（a）Hal@PAN，Hal@CNF和3D PCN的XRD圖；（b）CNF和3D PCN的拉曼光譜；（c）PAN，Hal@PAN，CNF和3D PCN的N2吸附-解吸等溫線；（d）CNF和3D PCN的FTIR光譜。

圖3.PAN，CNF，Hal@PAN和3D PCN的（a-d）SEM圖像和（e-h）TEM圖像；（i）3D PCN HAADF-STEM（高角度環形暗場掃描透射電子顯微鏡）圖像以及（j）C，（k）N，（l）O和（m）Si的相應EDS定量圖。

圖4.（a）在0.01-3V的電壓范圍內以0.1 mV·s-1的掃描速率獲得的循環伏安曲線；（b）在100 mA·g-1下的恒電流充/放電曲線（插圖為第一個循環）；（c）在電流密度為0.1-5 A·g-1時的額定容量；（d）3D PCN在100 mA·g-1下的循環性能；（e）3D PCN在1 A?g-1下的長期循環性能。