多孔碳納米片具有一系列優勢，比如縱向連續性，橫向超薄性，高比表面積和表面原子活性，以及微觀和納米特性的協同效應，因此基于對它們的制備，結構和性質的研究吸引了廣泛關注。這里，通過碳化前驅體（聚苯乙烯負載氧化石墨烯上）獲得一系列超薄分級多孔碳納米片（HPCNs）。分級的孔隙結構包括三個部分：（1）微孔（1.3 nm），由多孔的聚苯乙烯通過Friedel-Crafts反應提供；（2）中孔（3.8 nm）由碳納米片堆疊形成的孔隙所提供；和（3）大孔（> 5 nm），由碳納米片的無規堆疊形成的孔。控制碳化時間和溫度優化其比表面積，從405.8增加到1420 m2 g-1。實驗中發現，過度碳化會破壞分級孔隙結構。這些多孔碳材料用作陰極材料用于鋰硫電池，顯示出良好的性能。HPCN/硫陰極具有良好的倍率性能和循環性能，電流密度從1 C升至3 C后容量保持率為87％，200次循環后容量保持率為91％。
Figure 1. 制備多孔碳納米片的示意圖。
Figure 2.（a）GO，（b）rGO@PS，（c）rGO@xPS和（d）HPCN的典型SEM圖像，（e）HPCN的SFE圖像，以及（f）HPCN的高度情況。
Figure 3. HPCNs（在苯乙烯不同聚合時間條件下）的（a）N2吸附-解吸等溫線，（b）累積孔體積曲線，（c）孔徑分布曲線。
Figure 4. （a）倍率性能，（b）0.1 C時的前三個充電/放電曲線，（c）循環伏安曲線，（d）HPCNs/900/3/S陰極在1 C時的持久循環性能（比容量（黑色）和庫侖效率（藍色）），以及（e）HPCNs/900/3/S和HPCNs/900/18/S陰極的電化學阻抗譜。
該研究工作由中山大學Ruowen Fu課題組于2020年發表在Langmuir期刊上。原文：Template-Free Preparation of Hierarchical Porous Carbon Nanosheets for Lithium−Sulfur Battery。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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