成果简介
石墨烯因其优异的导电性和短离子扩散途径而被认为是钾离子混合电容器（PIHC）阳极最有希望的候选者之一。然而，石墨烯对钾离子（K）的吸附能力相对较弱，储钾能力差，阻碍了进一步的大规模应用。本文，广东省科学院生物与医学工程研究所Dong Xie、暨南大学李宏岩 教授、 暨南大学刘明贤教授等在在《Appl. Mater. Today》期刊发表名为“Halloysite nanotube@N-doped graphene heterostructure enabled advanced potassium ion hybrid capacitor anode”的论文，研究提出了一种三维电子调制策略，通过在埃洛石纳米管（HNTs）上包裹氮掺杂石墨烯（NG）的稳定异质结构来引入石墨烯中缺乏的电子HNTs@NG。
石墨烯的电子结构通过掺杂N原子在二维（2D）平面方向上调制，并通过在碳原子和氧原子之间形成共价键垂直于2D平面。具有精细调节电子结构的石墨烯具有高倍率能力和良好的容量保持性，进一步保证了已开发的 PIHC 的能量密度和循环稳定性。这一发现为调控石墨烯的电子结构提供了一种有效的途径，以实现先进的PIHC发展。
图文导读
图1.（a）和（b）HNTs@NG异质结构的制备过程和界面结构示意图，（c）HNTs和（d）HNTs@NG的照片，（e）HNTs@NG的TEM图像，（f）HNTs@NG的HR-TEM图像，以及（g）HNTs@NG的元素映射。
图2.HNTs@NG的化学成分
图3.HNTs@NG、HNTs和NG shell 作为半电池钾离子电池负极的电化学性能.
图4.分析HNTs@NG的K动力学。
图5.以HNTs@NG为阳极的PIHC的电化学性能
小结
为了改善石墨烯中的钾扩散和K-存储，成功制备了在HNTs上包裹NG层的稳定非均相结构。相信制备异质结构的策略以优异的电化学性能可以为钾离子储能负极电极铺平一条新途径。
文献：https://doi.org/10.1016/j.apmt.2022.101702
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