氮杂碳原位包覆Cu2O/Co3O4@C异质结构复合材料的设计构筑及高效储锂性能

摘要

通过液相法合成了Cu2O纳米立方体,并在其基础上利用金属有机框架化合物(MOFs)的自组装形貌调控,进一步构建了层级多孔Co3O4和氮杂碳双壳层的Cu2O/Co3O4@C异质结构复合材料.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、热重分析(TGA)、BET比表面积及孔径分析、拉曼光谱和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段证实了Cu2O/Co3O4@C异质结构复合材料的成功构筑.双壳层结构设计和丰富的层级孔道结构有效抑制了材料在充放电循环过程中的体积膨胀,材料在循环100次后仍保持了原有的形貌和构造.表面多孔结构对电解液的充分浸润、异质结构的界面内建电场以及缺陷氮杂碳的表面包覆有效提升了材料的电子和离子导电能力.异质结构设计、形貌调控、多孔特性和氮杂碳的协同作用,使得Cu2O/Co3O4@C复合材料呈现出优异的电化学性能,在0.1 A/g电流密度下的首次放电比容量达到2065 mA·h/g,在2 A/g电流密度下的可逆放电比容量高于360 mA·h/g,在1 A/g电流密度下循环350次后仍有530 mA·h/g的高可逆放电比容量.