从普鲁士蓝中获得氮掺杂石墨烯-碳纳米管（Fe3C@N-GE–CNTs）

某大学课题组，报道了在锂硫电池上的新突破。该团队成员从普鲁士蓝这种价格低廉的原材料中，使用一步简单的操作获得了Fe3C@N-GE–CNTs复合物。生长界面上石墨烯和CNTs无缝结合，形成3D的微型框架，以容纳锂硫电池中的硫，获得了1221mA h g-1的可逆容量，5℃下10C放电循环1000次，衰退率分别为0.015%和0.025%. 当有镍掺杂时则会增加框架上的缺陷和活性位点，把锂的多硫化物限制在正极中。

图1.合成及表征示意图

a.合成Fe3C@N-GE–CNTs复合物的过程示意图

b.商业化Na4Fe(CN)6·10H2O的XRD衍射图（Rietveld精修模式）

c.无水的Na4Fe(CN)6

d.Fe3C@N-GE–CNTs复合物

所观察到和计算出的强度分别由由红色圆圈和蓝色实线表示，底部的紫色线表示拟合残差，浅绿色的记号表示布拉格位点。

e.Fe3C@N-GE–CNTs复合物的FESEM图像

f.图解石墨烯上生长碳纳米管

图2.石墨烯、碳纳米管和Fe3C@N-GE–CNTs复合物的表征合成示意图

从普鲁士蓝中获得氮掺杂石墨烯-碳纳米管（Fe3C@N-GE–CNTs）

a.石墨烯的TEM照片

b.石墨烯的HRTEM照片

c.厚度分布测量

d.碳纳米管TEM照片

e.Fe3C@N-GE–CNTs复合物的HRTEM照片，图中展示了Fe3C、碳纳米管和石墨烯之间的链接

f.碳纳米管在石墨烯上生长的根区部位的TEM照片

g.典型的碳纳米管的TEM照片

h.碳纳米管的HRTEM照片，插图是碳纳米管壁厚分布

i-l.Fe3C@N-GE–CNTs生长演变原理示意图

图2.Fe3C@N-GE–CNTs复合物各元素分布的表征

从普鲁士蓝中获得氮掺杂石墨烯-碳纳米管（Fe3C@N-GE–CNTs）

a.Fe3C@N-GE–CNTs复合物负载S的FESEM照片

b.EDS能谱图

c.C元素均匀分布

d.S元素的分布

e.铁元素的分布

简单的一个步骤从价格低廉的普鲁士蓝中合成了Fe3C@NGE–CNTs结构，大电流充放电以及长时间循环后，可逆容量仍能保持1221 mA h g−1。增强的电化学性能可以归因于结合二维石墨烯和一维碳纳米管独特的架构，从而提高电子导电性，防止多硫化物的溶解，并大限度地减少了穿梭效应的影响，同时三维互连的多孔空间也促进电解质的渗透和扩散。此外，掺氮使碳框架引入了更多缺陷和活性位点，使多硫化物限制在了正极中。

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