【摘要】 重要的是，受益于快速表面诱导电容行为，在 5 A g−1 下循环超过 5000 次，可提供 161.8 mAh g−1 的卓越可逆容量，这是最先进的碳基材料之一SIB。

目前石墨碳的电化学行为因其低表面积和钠离子电池层间距不足而受到严重限制。提出了利用十二烷基硫酸钠作为硫源和石墨化添加剂制备的硫掺杂石墨碳纳米片，其层间距范围为0.38至0.41 nm，且比表面积高达898.8 m2 g−1。所获得的碳在钠离子存储方面表现出非凡的电化学活性，在 100 mA g−1 时具有 321.8 mAh g−1 的大可逆容量，这主要归因于 S- 导致碳材料的层间距扩​​大令人印象深刻的是，在 5 A g−1 的高电流密度下，5000 个循环内仍保留了 161.8 mAh g−1 的优异倍率性能，这应归功于其高表面积所产生的快速表面感应电容行为。此外，还对存储过程进行了定量评估，证实了扩散控制插层行为和表面诱导电容行为的混合存储机制。这项研究为合理设计各种具有增强倍率性能的碳基阳极提供了一条新途径。

 

Figure 1. a) The XRD, b) Raman, c) N2 adsorption–desorption isotherm and the inset is the pore distribution, d) XPS survey, e) C1s, and f) S2p spectra of the SGCN.[1]

 

 Table 1. The XPS composition analysis and BET specific surface areas of the SC-800-6, SC-800-10 (SGCN), and SC-900-10, respectively.[1]

 

SGCN的X射线衍射（XRD）图如图1a所示，位于21.2°的衍射峰可以归属于石墨层状结构的（002）面。以42.4°为中心的衍射峰应归因于石墨的（101）面，证实了石墨碳的存在。此外，根据（002）峰的2θ度计算所得材料的层间距为0.41 nm1。

 

此外，利用拉曼光谱检测SGCN的石墨化程度。如图 1b 所示，光谱在 1335.5 和 1592 cm−1 处显示两个峰，分别归因于无序引起的 D 带和面内振动石墨 G 带。 ID/IG的具体值为0.542，证明了SGCN的高度石墨结构，这表明SGCN主要由结晶良好的石墨碳组成。

 

此外，位于360和1690 cm−1处的两个不明显的凸起应该与C-S键有关。SGCN 的氮吸附-解吸等温线如图 1c 所示，具有明显的滞后回线，可归属于 IV 型等温线。插图为样品的孔径分布，主要位于1.1和3.9 nm处。

 

更重要的是，所获得的碳纳米片的表面积高达898.8 m2 g−1，可以通过表面诱导电容行为大大缩短扩散距离并提高倍率性能。SGCN 的 X 射线光电光谱 (XPS) 调查如图1d 所示，其中四个主峰分配给 S2p、S1s、C1s 和 O1s。 C、O、S元素含量分别为92.01%、5.87%、2.12%（表1）。 C1s的高分辨率光谱如图1e所示，显示位于结合能284.8、285.9和288.3 eV的三个峰，这可以分别与C=C、C-O/C-S和C=O相关。

 

如图 3f 所示，S2p XPS 谱显示三个凸点，中心位于 164.2、165.2 和 168.7 eV，这可能分别归因于 S2p3/2、S2p1/2 和 C-Sox-C,表明硫已被有效地引入到所获得的碳材料中。

 

综上所述，利用十二烷基硫酸钠作为硫源，首先制备了具有0.41 nm扩大层间距和898.8 m2 g−1高表面积的SGCN。 SGCN 为钠离子存储提供了非凡的电化学活性，100 个循环后在 100 mA g−1 下具有 321.8 mAh g−1 的大可逆容量。

 

重要的是，受益于快速表面诱导电容行为，在 5 A g−1 下循环超过 5000 次，可提供 161.8 mAh g−1 的卓越可逆容量，这是最先进的碳基材料之一SIB。

 

特别是，可以在800℃的相对较低温度下获得具有可控层间距和表面积的高石墨碳。这些工作证明，通过扩散控制插层行为和表面感应电容的协同作用，具有高度石墨结构、扩大的层间距和高表面积但低孔隙率的碳纳米片可以用作高倍率SIBs的值得称赞的电极。行为，这可能为设计具有更好速率能力的储能设备材料提供新策略。

 

[1]Guoqiang Zou, Chao Wang, Hongshuai Hou, Chiwei Wang, Xiaoqing Qiu, Xiaobo Ji Controllable Interlayer Spacing of Sulfur-Doped Graphitic Carbon Nanosheets for Fast Sodium-Ion BatteriesFirst published: 26 June 2017

 

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