因其獨特的層狀結(jié)構(gòu)和納米尺寸效應賦予它們引人入勝的物理化學性質(zhì)和廣泛的應用潛力，鹵氧化鉍(BiOX, X = Cl, Br, I)納米材料備受關注。然而，尺寸低至10 nm的超小BiOX納米晶體的合成仍然是一個相當大的挑戰(zhàn)，迄今為止尚未探索在堿金屬離子電池中對這種超小BiOX納米晶體的研究。西湖大學徐宇曦等報道了通過多功能納米限制策略在還原氧化石墨烯上制備平均尺寸為6 nm的超小BiOX納米晶體。通過將氧化石墨烯(GO)分散體的pH值調(diào)節(jié)到適當?shù)乃嵝苑秶?，由于靜電排斥力降低，GO片材傾向于略微堆疊。弱堆疊的GO片材為原位生長良好分散的超小BiOX納米晶體提供了空間受限的納米反應器，而高度分散的GO和強聚集的GO僅產(chǎn)生更大的BiOX納米顆粒。隨著GO進一步熱還原為RGO，S-BiOCl-RGO 復合材料可直接用作鉀離子電池(PIBs)的自支撐負極。研究顯示，S-BiOCl-RGO在0.05 A g-1下具有521 mAh g-1的超高可逆容量和1148 mAh cm-3的優(yōu)異體積容量，并顯示出出色的倍率性能（5 A g-1時為205 mAh g-1）和優(yōu)越的循環(huán)穩(wěn)定性（3000 次循環(huán)后容量保持率為 94.7%），遠優(yōu)于此前的Bi基負極，是迄今為止報告的PIB最好的負極之一。此外，作者通過詳細的原位XRD和非原位TEM表征，首次揭示了超小≈6 nm BiOCl的完全可逆電化學反應機制（BiOCl ? Bi ? K3Bi），這有望實現(xiàn)618 mAh g-1的高理論容量。作者相信這項研究不僅展示了BiOX在電化學能量存儲中的真正潛力，而且還提供了一種通用的合成策略和超小納米尺寸效應的基本見解，以優(yōu)化/最大化納米結(jié)構(gòu)材料在電化學能量及其他方面的性能。圖3 電化學鉀化/脫鉀化反應中S-BiOCl-RGO負極的結(jié)構(gòu)演變研究
Nanoconfinement Synthesis of Ultrasmall Bismuth Oxyhalide Nanocrystals with Size-Induced Fully Reversible Potassium-Ion Storage and Ultrahigh Volumetric Capacity. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202201352
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