我校研究成果在国际顶尖期刊《Advanced Materials》发表

本网讯（文/秦蒙）近日，国际材料领域顶尖期刊《Advanced Materials》 （IF=27.4）在线发表了我校储能与动力电池湖北省重点实验室题为“Ultrahigh Pyridinic/Pyrrolic N Enables N/S Co-Doped Holey Graphene with Accelerated Kinetics for Alkali-Ion Batteries”的研究论文。该研究首次发现并揭示了氧化石墨烯低温微爆炸热剥离的现象和机理。所制备的超高含量吡啶氮、吡咯氮加速了氮/硫共掺杂多孔石墨烯的储钾反应动力学，作为钾离子电池负极材料具有优异的倍率和循环性能，优于已报道的石墨烯材料。

由于钾储量丰富、成本低、K⁺/K的氧化还原电位低（−2.92 Vvs−3.04 V的Li⁺/Li），钾离子电池（PIBs）被认为是LIBs的有前途的替代品。然而，K⁺半径（0.138 nm）相对较大（Na⁺，0.102 nm）和（Li⁺，0.076 nm），不可避免地导致材料在钾化/脱钾过程中严重的体积膨胀和缓慢的反应动力学，这通常会带来较差的倍率能力和较差的循环稳定性。因此，本研究提出了低温微爆炸辅助热剥离法对多孔氧化石墨烯（HGO）进行低温快速剥离制备多孔石墨烯。以硫脲为N源和S源对制备的多孔石墨烯（EHG）进行掺杂制备N/S共掺杂剥离多孔石墨烯（NSEHG）。得益于超高的吡啶/吡咯氮含量（90.6 at.%）、大层间距（0.423 nm）以及多孔结构，NSEHG用作负极时具有优异的储钾（0.05和10 A·g⁻¹时可逆放电比容量分别为621和155 mAh·g⁻¹）和储钠（0.05和10 A·g⁻¹时可逆放电比容量分别为461和137 mAh·g⁻¹）性能。

该研究为设计和批量化制备碱金属离子电池高性能石墨烯负极材料提供了一种有效方法，且所使用的微爆炸辅助热剥离法具有简单、高效和易于规模化生产的前景。因此，本研究所提出的微爆炸辅助热剥离氧化石墨烯的方法对于推动石墨烯在碱金属离子电池和超级电容器等领域的应用具有重要的指导意义。

我校青年教师秦蒙博士为本文第一作者，北京化工大学邱介山教授、哈尔滨工程大学闫俊教授为本文共同通讯作者。（审稿 张默）