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杂原子掺杂是一种提高碳材料钠储存性能的有前途的方法。尤其，氮原子是研究最多的掺杂剂，它可以在六元碳晶格引入更多的缺陷点位。近年来，除了氮，硫元素的掺杂也引起了越来越多的关注。由于硫有一对孤对电子，容易极化，提高碳材料的化学活性。不仅如此，最近的理论计算证明：氮、硫元素的共掺杂可以带来协同效应由于电荷密度和自旋密度的重新分配。然而，目前为止，合成杂原子掺杂碳材料的方法依然非常有挑战性，亟待开发出简单的新方法。
近日，中国科学技术大学余彦教授课题组在国际著名期刊Small上发表题为“A Flexible Sulfur‐Enriched Nitrogen Doped Multichannel Hollow Carbon Nanofibers Film for High Performance Sodium Storage”的文章。在这项工作中，通过静电纺丝技术和热处理升华硫制备富硫N掺杂多通道中空碳纳米纤维（表示为S-NCNF）膜作为柔性钠离子电池（NIB）的负极材料。S-NCNF薄膜具有优异的电化学性能，特别是具有高倍率容量（电流密度为10 A g-1时为132 mA h g-1）和显著的长循环稳定性（2 A g-1电流密度下经过2000次循环后可逆比容量为187 mA h g-1）。材料具有丰富的缺陷和较大的的层间距，这种独特的3D结构改善了钠储存性能。密度泛函理论计算表明掺杂硫的含氮碳纳米纤维不仅可以促进钠的吸附，而且有利于电子的转移。因此，该方法是设计具有其他杂原子掺杂的自支撑碳基薄膜的提供一种新思路。
论文链接：https://doi.org/10.1002/smll.201802218
作者简介：
余彦教授 中国科学技术大学材料科学与工程系教授，博士生导师。2006年获得中国科学技术大学博士学位，2011年，入选中组部首批青年千人。先后在美国（Florida International University）和德国马普固体研究所（Max Planck Institute for Solid State Research）从事科学研究工作。
主要研究方向为高性能锂离子电池、钠离子电池、锂硫电池等关键电极材料的设计、合成及储能机制。目前在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Nano Lett., Energy Environ. Sci.,等国际著名期刊上发表论文100余篇，其中有10余篇入选ESI高引频论文。更多
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