這里以鐵基沸石咪唑酸鹽骨架（Fe-ZIFs）和氧化石墨烯（GO）作為前驅體，采用簡便的原位自組裝策略，制備了納米球形Fe3O4@氮摻雜石墨烯納米片（Fe3O4@NGNS）復合材料。這種原位合成策略可以有效抑制Fe3O4納米球的團聚和體積顯著變化。Fe3O4@NGNS作為鋰離子電池負極，具有出色的循環穩定性和倍率性能，在200次循環后，在2 A g-1電流密度下具有502.3 mAh g-1的穩定比容量。此外，在電流密度為0.1 A g-1時，電容量為1045.82 mAh g-1，顯示出優異的可逆性。這增強的電化學性能可歸因于納米球形的Fe3O4和石墨烯納米片形成的二維結構，為電解質的存儲提供了富足的空間，從而縮短了離子插入/脫出的路徑。所設計的Fe3O4@NGNS是一種有前景的高性能鋰離子電池陽極材料。
Figure 1. 合成Fe3O4和Fe3O4@NGNS的過程示意圖。
Figure 2.（a）Fe3O4和（b，c）Fe3O4@NGNS的SEM圖像。Fe3O4@NGNS的（d-f）TEM和高分辨率TEM圖像。（g）Fe3O4@NGNS的SAED圖。（h）Fe3O4@NGNS的TEM圖像和相應的元素映射。
Figure 3. （a）XRD圖，（b）拉曼光譜和（c）Fe3O4和Fe3O4@NGNS的XPS光譜。（d）高分辨率的Fe 2p光譜。
Figure 4.（a）Fe3O4@NGNS陽極在0.01-3.0 V的電勢窗口內的CV曲線。（b）Fe3O4@NGNS電極在0.1 A g-1下的恒電流放電-充電曲線。（c）Fe3O4和Fe3O4@NGNS陽極在0.2 A g-1下的循環性能。（d）Fe3O4和Fe3O4@NGNS的倍率性能曲線。（e）Fe3O4@NGNS電極在2 A g-1下的循環性能，循環200次。
Figure 5. Fe3O @NGNS的CV分析。（a）Fe3O4@NGNS在不同掃描速率下的CV曲線。（b）在log（i）和log（v）之間進行線性擬合。（c）電容貢獻（1 mV s-1）。（d）不同掃描速率下電容和擴散電容的貢獻率（歸一化后）。
相關研究工作由西安科技大學Yating Zhang課題組于2020年發表在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。
轉自《石墨烯雜志》公眾號：
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