高容量納米晶體（NC）能夠穩定地錨定在多孔導電材料上是十分重要的，但是由于構造牢固的電子/離子橋聯的異質結構存在技術障礙，對于高效的能量存儲而言，如何防止弱的界面相互作用，團聚現象，和緩慢的電荷轉移，這仍然是一項挑戰。這里，提出了一種簡便高效的液相激光制造策略，通過預先設計超納米顆粒，保障了超細NC在導電基底上的共價鍵合。SnO2超納米顆粒（≈3.4nm）牢固地錨定石墨烯介孔壁上，負載量高達81.3％，且分散均勻。這樣優化的異質結構作為陽極材料用于鋰存儲時，其電子/離子傳輸不受阻礙，顯示出非凡的長期循環穩定性（1250圈循環后電容量仍達1132 mAh g–1），還具有很好的倍率特性，該性能優于大多數報道的SnO2基陽極材料。
Figure 1. 設計思路和合成過程示意圖。a）吉布斯自由能演變和b）構造M-SnO2@rGO異質結構示意圖。
Figure 2. 制備M-SnO2@rGO。a-c）激光制造的M-SnOx的TEM圖像。d）激光制造的M-SnOx粉末和e）SnO2粉末的照片。f-g）不同樣品的XPS光譜。h，i）M-SnO2@rGO的低倍及高倍TEM圖像。j–m）M-SnO2@rGO的環形暗場STEM圖像和相應的元素映射。
Figure 3．鋰存儲動力學。a）M-SnO2@rGO在各種掃描速率下的CV曲線。 b）在不同氧化和還原條件下的log（i）vs log（v）曲線。c）CV曲線，贗電容部分。 d）電容貢獻的比較。e）1000圈循環后EIS。f）阻抗擬合系數。g，h）電荷密度差。i）平均電子轉移數。
Figure 4．鋰存儲性能。a）M-SnO2@rGO和SnO2/rGO電極在1.0 A g-1時的循環性能。b）M-SnO2@rGO和SnO2/rGO電極的倍率性能。c）倍率性能比較。d）循環性能和e）倍率能力。f）長時間循環性能。
該研究工作由陜西省石墨烯聯合實驗室Hongqiang Wang帶領的團隊于2021年發表在Adv. Funct. Mater.期刊上。原文：Laser-Manufactured Metastable Supranano SnOx for Efficient Electron/Ion Bridging in SnO2-Graphene Heterostructure Boosting Lithium Storage。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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