山东理工大学张学谦联合西南科大周飞：SnO/SnO₂异质结纳米颗粒锚定在石墨烯纳米片上用于高效锂离子存储

近日，山理工碳基功能材料课题组2021级硕士研究生殷术娟以第一作者身份在国际知名期刊《ACS Applied Nano Materials》上发表题名为“SnO/SnO₂Heterojunction Nanoparticles Anchored on Graphene Nanosheets for Lithium Storage”的高水平学术论文，山东理工大学为论文第一署名单位，本课题组的张学谦老师和王依山老师以及西南科技大学的周飞老师为论文共同通讯作者。

由单一元素形成的多个纳米活性成分组成的异质结复合结构被认为是提高锂离子电池电化学性能的可靠方法。文章中提出了一种由SnO/SnO₂异质结纳米颗粒和还原氧化石墨烯纳米片组成的多维复合结构（SnO/SnO₂@G）。大量实验、表征测试以及密度泛函理论计算验证SnO/SnO₂异质结构所表现出丰富的异质界面和弹性储锂机制。这些特点与空间电荷区域内Li⁺的快速扩散动力学和多离子通道的存在密切相关。此外，石墨烯纳米片上Sn-O-C键的存在，增强了SnO/SnO₂@G异质结构的稳定性，并有效缓解循环过程中的异质颗粒团聚和缓慢的电荷转移。具有异质结构的SnO/SnO₂@G复合材料作为锂离子电池负极材料具有更好的比容量、倍率性能和循环稳定性（在1.0 A g^-1的电流密度下循环400次可保持498.69 mAh g^-1）。这项工作为通过构建单元素异质结构来提高锂离子电池性能提供了一种可行的方法。

图1SnO/SnO₂@G关于密度泛函理论方面的计算图。

图2SnO/SnO₂@G的合成过程示意图以及SEM和TEM图。

图3SnO₂@G，SnO@G和SnO/SnO₂@G的电化学性能图。

本项研究工作同时得到了山东省自然科学基金，中国博士后科学基金和淄博市校城融合基金等项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acsanm.4c01720