氮磷共掺杂生物质多孔碳的绿色合成及其在锂硫电池中的应用

针对多孔碳材料的合成依赖于强腐蚀性造孔剂和额外杂原子化合物,存在碳产率低、制备成本高的问题,该研究提出通过交联作用和原位掺杂策略绿色制备一种高产量、官能团丰富、氮磷共掺杂的生物质多孔碳,再通过物理复合制得碳硫复合材料用作锂硫电池正极。研究结果表明,植酸与烟梗表面官能团的强交联作用有利于形成多孔碳。同时,植酸富含碳和磷元素,可对多孔碳材料进行碳包覆和磷掺杂双重改性,进而提高碳产率,改善材料的导电性,增强材料对活性物质硫的吸附固定效果,加快充放电过程中电子的迁移转化。当植酸用量为20m L时,所制复合材料在0.1C倍率下的放电容量高达1 211 m Ah/g;在1C倍率下循环300圈仍保持为885 m Ah/g,每圈容量衰减率仅为0.029%,表现出优异的循环稳定性。