金屬有機骨架（MOF）衍生碳納米材料是一種很有前途的鈉離子電池負極材料。然而，熱解過程中雜原子的損失和聚集嚴重阻礙了其進一步應用。在此，研究者利用靜電紡絲將高能MOF構造成納米纖維，然后進行一步硫化。合成了高含量N摻雜（24.58wt%）和封裝CoS納米粒子的超大層間距（0.422nm）碳納米纖維，鈉離子的擴散性能和相行為得以改善。所得CoS/NSCNF（NSCNF為氮和硫共摻雜碳納米纖維）在6A/g下循環2250次后具有358.5mAh/g的優異倍率性能，可用作鈉離子電池負極。CoS/NSCNF優異的存儲性能可歸因于其豐富的N/S缺陷、擴大的碳間距和連續的一維結構，與MOF衍生碳相比，所制備材料的鈉離子存儲能力得以增強。密度泛函理論計算進一步表明，氮摻雜有利于增強CoS/NSCNF的鈉離子吸附能力，從而提高存儲性能。
圖1.CoS/NSCNF合成過程示意圖。
圖2.（a）CoS/NSCNF和CoS/CNF的PXRD圖譜和（b）拉曼光譜。CoS/NSCNF中（c）N1s和（d）S2p的高分辨率XPS光譜。
圖3.（a）MET-4@PAN的SEM照片，（b-c）CoS/NSCNF的SEM，（d-f）TEM（（f）的插圖是計算的層間距）以及（g）HAADF-STEM圖像和EDS元素映射結果。
圖4.用于SIB的CoS/NSCNF的電化學性能。a）0.1mV/s下的CV曲線，b）0.1A/g下的GCD曲線，c）所有樣品在0.1A/g下的循環性能，d）CoS/NSCNF電極的倍率性能，以及e）長循環性能（6A/g）。
圖5.用于SIB的CoS/NSCNF的電化學動力學。a）CoS/NSCNF電極在0.2-1.0mV/s的不同掃描速率下的CV曲線，b）在特定峰值電流下的Log（i）與log（v）圖，c）在不同掃描速率下的贗電容貢獻百分比，d）CoS/NSCNF電極的Na+擴散系數和e）GITT曲線。
圖6.用于SIB的CoS/NSCNF的相變機制。a）CoS/NSCNF在不同電壓下的非原位PXRD圖譜和b）非原位拉曼光譜。CoS/NSCNF電極在完全c）放電和d）充電狀態下的HRTEM圖像。
圖7.吸附在a）CoS（100）/CNF和b）CoS（100）/NSCNF中的單個Na原子的俯視圖和相應的吸附能。棕色、白色、藍色、亮黃色和深黃色球分別表示碳、氮、鈷、硫和鈉原子。吸附在c）CoS（100）/CNF和d）CoS（100）/NSCNF中的Na的電子密度差異。黃色和藍色區域分別代表增加和減少的電子密度。e）CoS（100）/CNF和CoS（100）/NSCNF的DOS（態密度），費米能級用虛線標記。
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