這里以鐵基沸石咪唑酸鹽骨架（Fe-ZIFs）和氧化石墨烯（GO）作為前驅(qū)體，采用簡(jiǎn)便的原位自組裝策略，制備了納米球形Fe3O4@氮摻雜石墨烯納米片（Fe3O4@NGNS）復(fù)合材料。這種原位合成策略可以有效抑制Fe3O4納米球的團(tuán)聚和體積顯著變化。Fe3O4@NGNS作為鋰離子電池負(fù)極，具有出色的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能，在200次循環(huán)后，在2 A g-1電流密度下具有502.3 mAh g-1的穩(wěn)定比容量。此外，在電流密度為0.1 A g-1時(shí)，電容量為1045.82 mAh g-1，顯示出優(yōu)異的可逆性。這增強(qiáng)的電化學(xué)性能可歸因于納米球形的Fe3O4和石墨烯納米片形成的二維結(jié)構(gòu)，為電解質(zhì)的存儲(chǔ)提供了富足的空間，從而縮短了離子插入/脫出的路徑。所設(shè)計(jì)的Fe3O4@NGNS是一種有前景的高性能鋰離子電池陽(yáng)極材料。
Figure 1. 合成Fe3O4和Fe3O4@NGNS的過(guò)程示意圖。
Figure 2.（a）Fe3O4和（b，c）Fe3O4@NGNS的SEM圖像。Fe3O4@NGNS的（d-f）TEM和高分辨率TEM圖像。（g）Fe3O4@NGNS的SAED圖。（h）Fe3O4@NGNS的TEM圖像和相應(yīng)的元素映射。
Figure 3. （a）XRD圖，（b）拉曼光譜和（c）Fe3O4和Fe3O4@NGNS的XPS光譜。（d）高分辨率的Fe 2p光譜。
Figure 4.（a）Fe3O4@NGNS陽(yáng)極在0.01-3.0 V的電勢(shì)窗口內(nèi)的CV曲線。（b）Fe3O4@NGNS電極在0.1 A g-1下的恒電流放電-充電曲線。（c）Fe3O4和Fe3O4@NGNS陽(yáng)極在0.2 A g-1下的循環(huán)性能。（d）Fe3O4和Fe3O4@NGNS的倍率性能曲線。（e）Fe3O4@NGNS電極在2 A g-1下的循環(huán)性能，循環(huán)200次。
Figure 5. Fe3O @NGNS的CV分析。（a）Fe3O4@NGNS在不同掃描速率下的CV曲線。（b）在log（i）和log（v）之間進(jìn)行線性擬合。（c）電容貢獻(xiàn)（1 mV s-1）。（d）不同掃描速率下電容和擴(kuò)散電容的貢獻(xiàn)率（歸一化后）。
相關(guān)研究工作由西安科技大學(xué)Yating Zhang課題組于2020年發(fā)表在Energy Fuels期刊上。原文：Nitrogen-Doped Graphene Nanosheet Coated Nanospherical Fe3O4 from Zeolitic Imidazolate Frameworks Template as Anode of Lithium Ion Batteries。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào)：
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