高質(zhì)量石墨烯的大規(guī)模、低成本制備方法對(duì)于推進(jìn)基于石墨烯的儲(chǔ)能應(yīng)用及其他應(yīng)用至關(guān)重要。在這里，我們提出了一種硫輔助方法，將四苯基錫的苯環(huán)轉(zhuǎn)化為高純度結(jié)晶石墨烯。具體而言，制備了三維少層石墨烯微球（FLGMs），證明其是儲(chǔ)能應(yīng)用的理想選擇。對(duì)于鉀離子電池，基于FLGM的負(fù)極表現(xiàn)出低放電平臺(tái)（平均放電平臺(tái)約為0.1 V）、在50 mA g
-1時(shí)具有285 mAh g
-1的高初始容量和高倍率性能（在100 mA g
-1時(shí)為 252 mAh g
-1；在1000 mA g
-1為95 mAh g
-1)。此外，基于FLGM的負(fù)極表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，在 200 mA g
-1下循環(huán)1000次后沒(méi)有容量損失。這種不需要基板且可擴(kuò)展用于連續(xù)或半連續(xù)生產(chǎn)石墨烯的工藝，為基于石墨烯的能量存儲(chǔ)設(shè)備鋪平了道路。
Figure 1. 硫輔助制備由幾層石墨烯 (FLGM) 組成的微球。(a) 硫輔助四苯基錫的苯環(huán)轉(zhuǎn)化為石墨烯、H
2S和SnS
2的示意圖。(b) 硫輔助苯環(huán)轉(zhuǎn)化為石墨烯的反應(yīng)途徑。(c) FLGM 集合的光學(xué)圖像。(d) (c)的SEM圖像。(e) 孤立FLGM的SEM 圖像。(f) FLGM 外圍邊緣的SEM圖像。(g) FLGM中碳含量的EDX映射。(h) FLGM的TEM圖像。(i) 孤立FLGM的TEM圖像。(j) FLGM外圍邊緣的TEM圖像。（k和l）石墨烯薄片的HRTEM圖像。比例尺：(c) 10 cm, (d) 20 mm, (e) 2 mm, (f) 200 nm, (g) 1 mm, (h) 2 mm, (i) 1 mm, (j) 200 nm, (k) 5 nm 和 (l) 2 nm。
Figure 2. 制備的FLGM的結(jié)構(gòu)表征。
Figure 3. 在各種反應(yīng)溫度下獲得的反應(yīng)產(chǎn)物的性質(zhì)。
Figure 4. 密度泛函理論計(jì)算。硫輔助四苯基錫分解成石墨烯的擬議機(jī)制。鍵長(zhǎng)以Å為單位。以 kcal mol
-1給出的相對(duì)能量與Sn(Ph)
4+
1S
2進(jìn)行比較。
Figure 5. PIBs中基于FLGM的負(fù)極的電化學(xué)性能。
相關(guān)研究成果于2021年由湖南大學(xué)Bingan Lu課題組，發(fā)表在Energy Environ. Sci.（DOI: 10.1039/d0ee03203d）上。原文：Sulfur-assisted large-scale synthesis of graphene microspheres for superior potassium-ion batteries。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào)
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