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快速储钾新材料设计及其机理剖析：烯碳铠甲保护的TiO2纳米管电极的原位表征与DFT理论分析
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本文亮点图1a-d展示了烯碳铠甲保护的TiO2纳米管电极的制备：首先采用水浴搅拌法获得超长二氧化钛纳米管，为了提高其导电性，采用PECVD的方法在其表面原位包裹富含缺陷的石墨烯(图1d)。图1f拉曼测试可以捕捉到明显的TiO2和缺陷石墨烯的特征峰。XR表明TiO2包含锐钛矿和青铜矿两种结构相(图1g)。为了研究PECVD生长石墨烯对TiO2结构的影响，作者测试了制备过程后Ti的XPS窄谱，发现其始终为+4价，证明该反应过程中TiO2结构稳定。
图2考察了烯碳铠甲保护的TiO2纳米管的电化学性能。图2a，b表明：G‑TiO2 NTs相比于纯TiO2 NTs具有更加优异的倍率性能。图2c-e对G‑TiO2 NTs在不同电流密度下的循环性能做了系统的测试。图2e表明，在5.0 A/g的高的电流密度下，基于烯碳铠甲保护的TiO2纳米管可以实现3000圈的稳定循环，表现出优异的电化学性能。通过对用于钾离子电池的钛系材料的性能对比可以发现，烯碳铠甲保护的TiO2纳米管具有明显优势(图2f)。
图2. 基于烯碳铠甲保护的TiO2纳米管的钾离子电池半电池性能测试。(a)G‑TiO2 NTs 在0.05–5 A/g电流密度下的充放电曲线，(b)G‑TiO2 NTs 在0.05–5 A/g电流密度下的倍率性能。G‑TiO2 NTs 在(c)0.1 A/g，(d)0.5 A/g和(e)5.0 A/g电流密度下的循环性能，(f)基于Ti系材料在钾离子电池负极领域的性能对比。
结合原位XRD技术，进一步揭示了储钾机制，清晰的呈现了钾离子嵌入/脱出过程中材料结构的可逆转变(图4a和b)。同时，结合理论计算，验证了烯碳铠甲对材料导电性的提升(图4c-e)。图4f-h揭示了烯碳铠甲保护的TiO2纳米管电极在不同扫速下的赝电容贡献，为钾离子混合电容器的组装提供指导。
V 基于烯碳铠甲保护的TiO2纳米管的钾离子混合电容器
孙靖宇
本文通讯作者
苏州大学 教授
在材料物理与化学领域的学术期刊上发表科研论文逾110篇，其中通讯作者/第一作者论文70余篇包括Adv. Mater.、Nature Commun.、Chem. Soc. Rev.、J. Am. Chem. Soc.、Energy Environ. Sci.、Adv. Energy Mater.、Adv. Funct. Mater.、ACS Nano等。发展了低维碳材料可控生长的Direct-CVD方法，发明了石墨烯玻璃、石墨烯晶圆、烯碳隔膜新材料，实现了高品质烯碳墨汁的宏量制备及能源器件的印刷化集成。取得的系列学术成果被央广网、科学网、中国科学报、Nature Materials、Materials Views等亮点报道。参与撰写学术专著《石墨烯的化学气相沉积方法》1部。主持国家重点研发计划“变革性技术关键科学问题”重点专项子课题、国家自然科学基金委、江苏省科技厅等科研项目6项。
高鹏
本文通讯作者
北京大学 研究员
近五年作为项目负责人承担国家自然基金3项、日本振兴学会项目1项；作为研究骨干参与国家重点研发计划和国家重大科研设备研制项目等。共发表论文140余篇，其中Science和Nature及子刊22篇，PRL、Adv. Mater.、JACS、Nano Lett.、ACS Nano 37篇，论文被引用4000余次。多个工作被NSF News、 IEEE Spectrum、 BBC News、 ScienceDaily、Phys.org、R&D Magazine、Physics News、Nanotechweb、Labspaces.net、Compound Semiconductor、Semiconductor Today等国内外媒体作为研究亮点进行报道。
徐峰
本文通讯作者
东南大学 教授
研究工作以通讯/第一作者在Nature Nanotech.、Nature Commun.、Energy & Environ. Sci.、Nano Lett.、ACS Nano、ACS Energy Lett.、Nano Energy、Adv. Funct. Mater.等学术期刊发表。已获中国发明专利授权7项。2013年度获得东南大学优秀青年教师资助计划。指导本科生SRTP科研项目获得2次优秀。主持6项国家自然科学基金(面上项目4项：51972058、11774051、61574034、51372039；青年基金：61106055；专项基金：21243011)，主持1项江苏省自然科学基金面上项目(BK20141118)，主持1项国家973项目(2015CB352106)子课题。
Nano-Micro Letters《纳微快报》是上海交通大学主办、Springer Nature合作开放获取(open-access)出版的英文学术期刊，主要报道纳米/微米尺度相关的高水平文章(research article, review, communication, commentary, perspective, letter, highlight, news, etc)，包括微纳米材料的合成表征与性能及其在能源、催化、环境、传感、吸波、生物医学等领域的应用研究。已被SCI、EI、SCOPUS、DOAJ、CNKI、CSCD、知网、万方、维普等数据库收录。2019 JCR影响因子：12.264。在物理、材料、纳米三个领域均居Q1区(前15%)。2019 CiteScore：12.9，材料学科领域排名第4 (4/120)。中科院期刊分区：材料科学1区TOP期刊。全文免费下载阅读(http://springer.com/40820)，欢迎关注和投稿。
https://blog.sciencenet.cn/blog-3411509-1248977.html
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