層狀單硫化錫（SnS）由于其1020 mA h/g的高理論容量而成為鈉離子電池的有希望的負極材料。其較大的層間距允許快速的鈉離子傳輸，使其成為鈉離子電容器（SICs）的可行候選者。在這項工作中，我們設計和合成了在水熱生長過程中，通過靜電自組裝作用，在聚二烯丙基二甲基氯化銨存在下，限制在石墨烯中定向生長的SnS納米片。沿（100）和（010）方向生長的SnS納米片由于石墨烯的限制而受到抑制，石墨烯的厚度和粒徑較小。由于Sn
4+-O的存在，這些納米結構暴露出大量開放的邊緣，而Sn
4+-O提供了豐富的活性位點和易于Na
+運輸?shù)耐緩?。在這些邊緣處形成的空位以及石墨結構中的S和N共摻雜物可協(xié)同促進Na
+表面的吸附/解吸。這種具有由N、S共摻雜石墨烯限制的SnS納米片復合材料表現(xiàn)出明顯增強的贗電容。SICs在101和11100 W/kg的功率密度下分別提供113和54 Wh/kg的出色能量密度，在1 A/g下經(jīng)過2000次循環(huán)后的容量保持率為76％。
Figure 1. 制備SnS/rGO復合材料的示意圖
Figure 2. （a,e）分別為SnS和SnS/rGO的SEM圖像；（b,c）SnS的TEM圖像；（d）傅立葉變換模式；（f-h）SnS/rGO的TEM圖像；（i）SnS/rGO的工作原理示意圖；（j）（040）晶面間距測試；（k,l）沿（l00）和（00l）區(qū)域軸以及插入的（002）（紅色平面）和（040）（藍色平面）平面觀察的二維SnS結構的示意圖
Figure 3. （a）SnS/rGO的CV曲線；（b）0.1 A/g下，最初三個循環(huán)中，SnS/rGO的恒電流放電/充電曲線；（c）SnS和SnS/rGO在0.5 A/g時的循環(huán)性能；（d）不同電流密度下SnS/rGO和SnS的倍率性能
Figure 4. （a）不同周期后SnS/rGO和（b）SnS的奈奎斯特圖；（c）不同周期后SnS/rGO和SnS的Re；（d）不同周期后SnS/rGO和SnS的R
f+R
ct；（e,f）SnS/rGO和SnS在不同循環(huán)后Z'對ω
-1/2的電阻
Figure 5.不同掃描速率下，SIB中（a）SnS/rGO和（b）SnS負極的CV曲線；（c,d）分別由SnS/rGO和SnS的log i和logυ擬合的b值；（e）在7 mV/s時，SnS/rGO的電容性和擴散性貢獻；（f）SnS/rGO電容貢獻的百分比
Figure 6. （a）AC//SnS/rGO SICs在不同電勢窗口下的CV曲線；（b）AC//SnS/rGO SIC設備的時間-電壓曲線；（c）AC//SnS/rGO SIC設備在不同電流密度下的倍率性能；（d）AC//SnS/rGO SIC設備的長期循環(huán)穩(wěn)定性；（e）與以前的研究相比，SICs的Ragone圖
相關研究成果于2019年由西南石油大學Mingshan Wang課題組，發(fā)表在ACS Appl. Mater. Interfaces（DOI: 10.1021/acsami.9b14098）上。原文：SnS Nanosheets Confined Growth by S and N Codoped Graphene with Enhanced Pseudocapacitance for Sodium-Ion Capacitors。
