這里，在氧化石墨烯和碳納米管（CNT）存在下，對二酐和二胺共聚單體鹽進行有效的水熱縮聚反應，分別形成了石墨烯片夾層的，和CNT包裹的聚酰亞胺（PI@GS 和PI@NT）。原位異質(zhì)成核過程可實現(xiàn)相互交聯(lián)的PI納米片和導電碳基底之間的緊密接觸，形成堅固的3D分級納米體系結(jié)構(gòu)，具有豐富的多孔通道和高度暴露的氧化還原活性位點。當用作陰極時，PI@GS和PI@NT顯示出 快速的表面主導電容行為特征，這歸因于電子的高速傳輸，電解質(zhì)的高滲透性和離子的快速擴散。PI@GS陰極表現(xiàn)出卓越的電化學性能，高效的羰基利用率（90％），高比容量（在 0.1C 時達到165 mA h g-1），出色的倍率性能，以及長時間的循環(huán)穩(wěn)定性（5000個循環(huán)后仍保留88％），明顯優(yōu)于其PI對應物和其它報道的聚合物陰極。在PI@GS陰極中還觀察到穩(wěn)定的Na離子存儲性能。
Figure 1. 單體和聚酰亞胺的化學結(jié)構(gòu)，以及PI@GS和PI@NT復合材料的合成路線。
Figure 2.PI@GS-2的（a–c）SEM和（d–g）TEM圖像，（h）其C，N和O的元素映射。
Figure 3純CNT和PI@NT的（a-c）TEM和（d-f）SEM圖像。
Figure 4（a）純PI，PI@GS和PI@NT復合材料的FT-IR光譜。（b）共聚單體鹽，純PI以及PI@GS和PI@NT復合材料的XRD圖譜。
Figure 5（a）雜環(huán)亞胺組在PI鏈重復單元中的鋰存儲機制。電化學性能：（b）典型CV曲線和（c）充電/放電電壓曲線; PI，PI@GS和PI@NT陰極的（d）倍率特性和（e）在各種電流速率下保留的容量。
該研究工作由中南民族大學Yingkui Yang課題組于2021年發(fā)表在Journal of Materials Chemistry A期刊上。原文：In situ growth of polyimide nanoarrays on conductive carbon supports for high-rate charge storage and long-lived metal-free cathodes。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號
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