中山大学Ruowen Fu课题组--无模板法制备分级多孔碳纳米片用于锂硫电池

多孔碳纳米片具有一系列优势，比如纵向连续性，横向超薄性，高比表面积和表面原子活性，以及微观和纳米特性的协同效应，因此基于对它们的制备，结构和性质的研究吸引了广泛关注。这里，通过碳化前驱体（聚苯乙烯负载氧化石墨烯上）获得一系列超薄分级多孔碳纳米片（HPCNs）。分级的孔隙结构包括三个部分：（1）微孔（1.3 nm），由多孔的聚苯乙烯通过Friedel-Crafts反应提供；（2）中孔（3.8 nm）由碳纳米片堆叠形成的孔隙所提供；和（3）大孔（> 5 nm），由碳纳米片的无规堆叠形成的孔。控制碳化时间和温度优化其比表面积，从405.8增加到1420 m2 g-1。实验中发现，过度碳化会破坏分级孔隙结构。这些多孔碳材料用作阴极材料用于锂硫电池，显示出良好的性能。HPCN/硫阴极具有良好的倍率性能和循环性能，电流密度从1 C升至3 C后容量保持率为87％，200次循环后容量保持率为91％。

Figure 1. 制备多孔碳纳米片的示意图。

Figure 2.（a）GO，（b）rGO@PS，（c）rGO@xPS和（d）HPCN的典型SEM图像，（e）HPCN的SFE图像，以及（f）HPCN的高度情况。

Figure 3. HPCNs（在苯乙烯不同聚合时间条件下）的（a）N2吸附-解吸等温线，（b）累积孔体积曲线，（c）孔径分布曲线。

Figure 4. （a）倍率性能，（b）0.1 C时的前三个充电/放电曲线，（c）循环伏安曲线，（d）HPCNs/900/3/S阴极在1 C时的持久循环性能（比容量（黑色）和库仑效率（蓝色）），以及（e）HPCNs/900/3/S和HPCNs/900/18/S阴极的电化学阻抗谱。

该研究工作由中山大学Ruowen Fu课题组于2020年发表在Langmuir期刊上。原文：Template-Free Preparation of Hierarchical Porous Carbon Nanosheets for Lithium−Sulfur Battery。