徐宇曦/孙丽霞/陈中辉AFM：调节石墨烯层间距即可得到超高储钾性

近日，西湖大学徐宇曦（通讯作者），广西大学孙丽霞（通讯作者）和河南大学陈中辉（通讯作者）等人本文报道了一种简单而有效的自生长策略，它可以同时调节层间距和石墨烯的亲冷性，从而使碳材料具有超高的储钾性能。

OM-G合成工艺流程示意图

该策略通过静电/配位相互作用和金属离子与含氧基团的原位自转化反应，将单个金属离子均匀吸附在氧化石墨烯表面的含氧基团上，形成具有冷冻亲水性的超小金属氧化物纳米颗粒修饰/插层石墨烯骨架(OM-G)。通过实验和理论分析，首次揭示了扩大层间距和增强冻干性的协同效应，显著降低了离子扩散势垒，提高了离子输运动力学。

原位自转化反应的研究

结果表明，这种独特的OM-G单体作为钾离子电池的独立负极，在0.1 A g⁻¹时具有496.4 mAh g⁻¹的超高可逆容量，在10 A g⁻¹时具有优异的倍率性能(306.6 mAh g⁻¹)，并且具有显著的长期循环稳定性(1 A g⁻¹在2000次循环中的容量保持率为96.3%)，这不仅远远优于以往的石墨烯/碳材料，也是目前报道的所有钾离子电池负极材料中性能最好的。本研究为提高电极材料的电化学性能提供了新的基础性见解。

a)OM-G-300, b)OM-G-400和c)OM-G-500的SEM图像

A Self-Growth Strategy for Simultaneous Modulation of Interlayer Distance and Lyophilicity of Graphene Layers toward Ultrahigh Potassium Storage Performance(Adv. Funct. Mater., 2021, DOI: 10.1002/adfm.202105145)

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