DOI: 10.1016/j.mtchem.2022.100976
ZnSe具有理论容量高、成本低、物理化学性能优良等优点,是一种很有前途的储钠电极材料。ZnSe较差的反应动力学和巨大的体积变化阻碍了其实际应用。在本研究中,使用锌基金属有机骨架(Zn-MOF)前驱体,通过静电纺丝和硒化工艺合成了ZnSe电极材料嵌入碳纳米纤维(ZnSe@NC@NCNFs)。在煅烧过程中,MOF衍生的多孔N掺杂碳层包裹着ZnSe纳米颗粒,一维(1D)碳纳米纤维形成第二个N掺杂碳保护层。这种交织的纳米纤维可以作为一个自支撑储钠电极,无需导电剂和粘合剂。原位X射线衍射(XRD)表明在初始放电过程中形成了不可逆的NaZn13,它可以用作后续Na+嵌入/脱出的亲钠位点和缓冲基质。ZnSe@NC@NCNFs表现出优异的电化学储钠性能,其可逆容量较高,倍率性能理想。
图1.ZnSe@NC@NCNFs的表征:(a)侧视SEM图像。(b)和(c)TEM图像。(d)HRTEM图像和SAED图像(插图)。(e)与EDS映射相关的SEM。
图2.ZnSe基材料的表征:(a)XRD,(b)Zn K-edge的XANES,和(c)|χ(R)|图。ZnSe@NC@NCNFs的XPS:(d)C1s,(e)Zn2p,和(f)Se3d。
图3.ZnSe@NC@NCNFs、ZnSe@NCNFs和ZnSe@NC的表征:(a)拉曼曲线,(b)TGA曲线,(c)N2吸附-解吸等温线,(d)孔径分布。
图4.ZnSe@NC@NCNFs、ZnSe@NCNFs和ZnSe@NC的电化学性能:(a)初始充放电曲线,(b)初始三个循环的CV曲线,(c)ZnSe@NC@NCNFs初始循环的原位XRD分析,(d)循环性能,(e)倍率性能,和(f)超长循环性能。
图5.ZnSe@NC@NCNFs电极:(a)CV曲线和对应的(b)b值。(c)以0.6mV/s扫描时的CV曲线和赝电容分数。(d)不同扫描速率下ZnSe@NC@NCNFs和ZnSe@NCNFs的电容控制和扩散行为的归一化百分比。
图6.ZnSe@NC@NCNFs的SEM图像:(a)循环前和(b)循环100次后。(c)原始和(e)循环ZnSe基电极的EIS以及(d,f)Z’与ω-1/2在低频区域的对应关系图。