武科大网讯（通讯员李杰 见习记者韩延通）近日，美高梅集团化学与化工学院张琴副教授团队的研究论文“Edge-enriched and S-doped carbon nanorods to accelerate electrochemical kinetics of sodium/potassiumstorage”在《Carbon》期刊发表。张琴和孙兵为第一作者，李轩科、张琴、杨年俊为通讯作者，美高梅集团化学与化工学院煤转化重点实验室为论文第一单位。
硬碳是一种很有前途的钠/钾离子电池负极材料，在电网规模储能领域备受关注。但仍然受到源于碳的乱层结构的缓慢电化学动力学的影响，导致倍率容量较差。因此，本研究提出利用一种简单的策略来制备具有可控直径和高度取向的碳层排列的边缘富集和S掺杂的碳纳米棒(SCN)。
丰富的边缘导致离子的扩散路径更短，以及层间距的扩大，都有助于离子插入/脱离的快速动力学。这种独特的高度定向结构使 SCN 阳极能够为钠和钾离子存储提供出色的倍率容量和持久的循环寿命。密度泛函理论（DFT）结果表明，掺硫活性位附近Na+离子的吸附增强，离子扩散势垒降低，证实了SCN电极的电化学动力学得到了促进。这项工作为先进电极的合理设计提供了更多的思路，并对碳阳极的反应动力学提供了深入的见解。
总之，通过在充满硫蒸汽的气氛下聚合噻吩来制造具有沿轴垂直排列的高取向碳层的S掺杂碳纳米棒。SCN 为 Na/K 离子提供了丰富的活性边缘平面位点和短扩散路径，从而增强了电容行为。此外，S掺杂引起的大层间距离和合理的吸附能降低了离子扩散势垒，从而在插层过程中提供了快速的反应动力学。独特的结构使SCNs在不同电流密度下对SIBs和PIBs都具有大而稳定的比容量以及高倍率容量和循环耐久性。因此，改善碳阳极动力学的结构设计概念是有效且具有前瞻性的。
张琴、李轩科教授团队依托先进炭材料研究中心已相继在Energy Storage Materials (IF=20.831)、Advanced Energy Materials (IF=29.698)、Nano Energy (IF=19.069)、Carbon (IF=11.307)等国际知名SCI期刊发表多篇研究论文，研究主题为碳基功能材料在储能方面的应用研究，包括软硬碳负极材料结构设计、多尺度下连续化碳网络的构建、碳-非碳界面调控等。
论文链接：
Energy Storage Materials 2020, 24, 450.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405829719308748
Advanced Energy Materials 2021, 11(17), 2100082.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.202100082
Nano energy 2022, 94, 106937.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285522000222?dgcid=author
Carbon 2023, 201, 776-784.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0008622322007965?via%3Dihub
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