西安科技大学Yating Zhang课题组--氮掺杂石墨烯纳米片包覆ZIF衍生的Fe3O4纳米球作为锂离子电池阳极

这里以铁基沸石咪唑酸盐骨架（Fe-ZIFs）和氧化石墨烯（GO）作为前驱体，采用简便的原位自组装策略，制备了纳米球形Fe3O4@氮掺杂石墨烯纳米片（Fe3O4@NGNS）复合材料。这种原位合成策略可以有效抑制Fe3O4纳米球的团聚和体积显著变化。Fe3O4@NGNS作为锂离子电池负极，具有出色的循环稳定性和倍率性能，在200次循环后，在2 A g-1电流密度下具有502.3 mAh g-1的稳定比容量。此外，在电流密度为0.1 A g-1时，电容量为1045.82 mAh g-1，显示出优异的可逆性。这增强的电化学性能可归因于纳米球形的Fe3O4和石墨烯纳米片形成的二维结构，为电解质的存储提供了富足的空间，从而缩短了离子插入/脱出的路径。所设计的Fe3O4@NGNS是一种有前景的高性能锂离子电池阳极材料。

Figure 1. 合成Fe3O4和Fe3O4@NGNS的过程示意图。

Figure 2.（a）Fe3O4和（b，c）Fe3O4@NGNS的SEM图像。Fe3O4@NGNS的（d-f）TEM和高分辨率TEM图像。（g）Fe3O4@NGNS的SAED图。（h）Fe3O4@NGNS的TEM图像和相应的元素映射。

Figure 3. （a）XRD图，（b）拉曼光谱和（c）Fe3O4和Fe3O4@NGNS的XPS光谱。（d）高分辨率的Fe 2p光谱。

Figure 4.（a）Fe3O4@NGNS阳极在0.01-3.0 V的电势窗口内的CV曲线。（b）Fe3O4@NGNS电极在0.1 A g-1下的恒电流放电-充电曲线。（c）Fe3O4和Fe3O4@NGNS阳极在0.2 A g-1下的循环性能。（d）Fe3O4和Fe3O4@NGNS的倍率性能曲线。（e）Fe3O4@NGNS电极在2 A g-1下的循环性能，循环200次。

Figure 5. Fe3O @NGNS的CV分析。（a）Fe3O4@NGNS在不同扫描速率下的CV曲线。（b）在log（i）和log（v）之间进行线性拟合。（c）电容贡献（1 mV s-1）。（d）不同扫描速率下电容和扩散电容的贡献率（归一化后）。

相关研究工作由西安科技大学Yating Zhang课题组于2020年发表在Energy Fuels期刊上。原文：Nitrogen-Doped Graphene Nanosheet Coated Nanospherical Fe3O4 from Zeolitic Imidazolate Frameworks Template as Anode of Lithium Ion Batteries。