锂离子电池通常包含石墨碳作为负极材料
时间:2020-06-19 10:27来源:携手健康网 作者:综合报道
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锂离子电池通常包含石墨碳作为负极材料。科学家已经研究了碳纳米网石墨二炔作为一种新颖的二维碳网络，因为它适用于电池应用。Graphdiyne与石墨烯一样平坦且薄，石墨烯是石墨的单原子层薄形式，但它具有较高的孔隙率和可调节的电子性能。在《Angewandte Chemie》杂志上，研究人员描述了从量身定制的前体分子进行简单的自下而上合成的过程。
碳材料是最常见的阳极材料在锂离子电池。它们的分层结构允许锂离子在电池循环过程中进出层之间的空间，并具有高导电性的二维六边形晶格，并且它们形成了稳定的多孔网络，可有效渗透电解质。然而，结构和电化学性质的微调是困难的，因为这些碳材料主要由自上而下的合成中的聚合碳物质制备。
Graphdiyne是由两个乙炔单元(名称为“ diyne”)桥接的六角形碳环组成的混合二维网络。已经建议将Graphdiyne作为用于分离同位素或氦气的纳米纤维膜。但是，其独特的电子性能和网状结构也使石墨二炔适用于电化学应用。来自中国科学院北京的黄长水及其同事研究了量身定制的电子调节石墨二炔衍生物的锂储存能力和电化学性能。
科学家通过自下而上的策略通过在铜箔上添加前体分子来合成石墨二炔衍生物，该前体分子自组织形成有序的分层纳米结构。作者使用含有具有有趣电子特性的官能团的单体，制备了具有独特电化学和形态学特性的功能石墨二炔。
这组作者报道说，在这些官能团中，发挥吸电子作用的官能团减少了石墨二炔的带隙并提高了其电导率。正如作者所报道的那样，氰基基团特别有效，当用作阳极材料时，氰基改性的石墨二炔显示出优异的锂存储能力，并且在数千个循环中稳定。
相比之下，当石墨二炔被庞大的官能团(甲基)修饰后，该官能团将电子提供给石墨二炔网络时，作者观察到较大的层间距，这使材料结构不稳定，因此阳极仅能承受几次充放电循环。作者还将两种改性的石墨二炔材料与“空”版本进行了比较，其中只有氢占据了网络中官能团的位置。
作者得出结论，可以通过自下而上的策略来制备修饰的石墨二炔，该策略也最适合构建用于电池，电容器和其他电催化装置的功能二维碳材料结构。
(责任编辑：子蕊)
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