1、成果简介
华东理工大学材料科学与工程学院陈庐阳教授团队在《ACS Appl. Nano Mater.》发表明确为“N-Doped Carbon-Wrapped Cobalt–Manganese Oxide Nanosheets Loaded into a Three-Dimensional Graphene Nanonetwork as a Free-Standing Anode for Lithium-Ion Storage”的论文，研究通过化学气相沉积法合成高质量和厘米级的三维（3D）氮掺杂石墨烯（NG）纳米网络，用作衬底和集电器，该集电器直接发芽活性金属氧化物以充当锂离子电池中的独立电极。
通过简便的电沉积和退火工艺，用聚吡咯热解包裹的四方尖晶石钴锰氧化物纳米片碳与3D NG纳米网络原位杂交。特别介绍碳保护层可以增强锂离子的储存能力和复合电极的循环稳定性。金属的协同作用和合理的碳杂化共同提供了高性能的电荷存储和循环稳定性。值得注意的是，在纳米结构电极中，表面控制的电容效应比以往任何时候都更能为总电荷存储做出贡献。
2、图文导读
图1.（a）通过CVD方法合成的3D NG的示意图。（b）FESEM，（c）TEM，（d）HRTEM图像和（e）3D NG的SAED模式。（f）C 1s和（g）N 1s光谱的3D NG的XPS结果。（h）PG和NG的接触角测量。
图2. NG / CoMnO / NC复合材料的多步制造过程示意图。
图3.（a）NG / CoMnOH前体的XRD图谱。（b）NG / CoMnOH / PPY和纯PPY的FTIR光谱。（c）NG / CoMnO / NC的XRD图谱。（d）PG，NG泡沫和NG / CoMnO / NC复合材料的拉曼光谱。（e）C 1s和（f）N 1s的PG / CoMnO / NC复合材料的XPS高分辨率光谱；（g）Co 2p，（h）Mn 2p和（i）Mn 3s的NG / CoMnO / NC复合材料的XPS高分辨率光谱。（j）Co 3 O 4，（Co，Mn）（Mn，Co）2 O 4和Mn 3 O 4的晶体结构表征 材料
图4.（a）NG / CoMnOH，（b）NG / CoMnOH / PPY，（c）NG / CoMnO / NC和（d）NG / CoMnO的FESEM图像。（e）NG / CoMnOH和（f）NG / CoMnO / NC的TEM图像。（g）NG / CoMnO / NC的HRTEM图像以及SAED模式。（h）TEM图像和（i）Mn，（j）Co和（k）C元素的相应元素映射图像。
图5.电化学性能。
图6.（a）用于EIS分析的等效电路模型。（b）NG / CoMnO / NC电极在各种状态下的EIS图。（c）NG / CoMnO / NC电极在第一个周期和第十个周期的σ值（Z’的斜率与ω– 0.5的关系图）。（d）新开路电压下NG / CoMnO / NC，NG / CoO / NC，NG / MnO / NC和CoMnO / NC电极的EIS图。（e）NG / CoMnO / NC，NG / CoO / NC和NG / MnO / NC电极的σ值。
图7. NG / CoMnO / NC电极的性能。
3、小结
综上所述，利用互连的NG网络和PPY热解碳分别与钴锰氧化物纳米片杂化，作为自支撑基底和表面修饰层。NG/CoMnO/NC电极优异的锂离子储存性能可归因于两种碳材料与双金属氧化物的相互作用。利用高质量的自支撑NG网络，实现了电荷转移和离子扩散的整体互联电极。掺氮碳保护层的引入显著提高了锂离子的存储容量和结构稳定性。为下一代高能量/功率密度锂离子电池设计和开发潜在的锂离子存储电极材料具有重要意义。
文献：
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