成果简介

碳质材料具有成本效益高、环境友好等优点，被认为是很有前景的储钾阳极材料。然而，低比容量和大规模合成的困难在很大程度上阻碍了它们的进一步发展。本文，中南大学邹国强研究员等研究人员在《Carbon Energy》期刊发表名为“Kx Cy phase induced expanded interlayer in ultra-thin carbon toward full potassium-ion capacitors”的论文，研究提出了具有扩展层间距策略的热诱导钾碳合金相（KxCy ）。通过原位高温 X 射线衍射，aK2C2相是由含钾前驱体衍生的碳量子点中间体的原位碳化过程中的热能引起的，而从含锂/钠前驱体中没有观察到锂或钠-碳合金相。

所获得的超薄碳纳米片实现了可调节的层间距且可批量制备，在100mA g -1和 161.2 mAh g -1下提供可逆钾存储，即使在 5.0 A g -1，这是迄今为止报道的最令人印象深刻的K存储性能之一，具有巨大的潜在应用。此外，通过将优异的CFMs-900阳极与三维框架活性炭相结合，组装的钾离子混合电容器在250W kg -1时提供了 251.7 Wh kg -1的高能量功率密度，并具有长期稳定性. 该研究为实现扩大的层间距开辟了一条可扩展的途径，可以扩展到其他多羧基钾盐，并为高性能储钾碳负极材料的设计提供途径。

图文导读

图1、(A) 超薄CNS组装的三维多孔导电框架的合成路线示意图。在 400°C 下获得的各种产品的扫描电子显微镜图像：(B) LC-400、(C) SC-400 和 (D) PC-400。不同煅烧温度的 CNC 扫描电子显微镜图像：(E) 800°C 和 (F) 900°C。不同煅烧温度下 CNS 的 SEM 图像：(G) 800°C 和 (H) 900°C。不同煅烧温度的 CFM 的 SEM 图像：(I) 800°C (J) 900°C。CFM，碳框架；CNC、碳纳米团簇；CNS，碳纳米片

图2、未洗涤 (A) CNCs-800/900、(B) CNS-800/900 和 (C) CFMs-800/900 的 X 射线衍射 (XRD) 图案。(D) XRD 图案 (E) 拉曼光谱、(F) 傅里叶变换红外光谱、(G) X 射线光电子能谱测量光谱和 (H) CNCs、CNSs 和 CFMs 的N 2吸附-解吸等温线。(I) CNCs-800/900、(J) CNS-800/900 和 (K) CFMs-800/900 的孔隙分布曲线。CFM，碳框架；CNC、碳纳米团簇；CNS，碳纳米片。

图3、(A) X 射线衍射图，(B) 拉曼光谱，(C) 傅里叶变换红外光谱，(D) CFM-600/700/800/900/1000 的 XPS 测量光谱。CFMs-900的高分辨率 XPS 光谱：(E) C 1s 和 (F) O 1s。(G) CFMs-600/700/800/900/1000的(G) N 2吸附-解吸等温线、(H) 孔分布曲线和(I) 比表面积比较。CFM，碳框架；XPS，X射线光电子能谱

图4、不同质量比的CFMs-900//3DFAC PIHC在不同扫描速率下的恒电流充放电曲线和循环伏安曲线(A,E) 1:1, (B,F) 1:2, (C,G) 1 :3，和 (D,H) 1:4。(I) 在 1-4 V 的 1 A g -1大电流密度下的长循环性能和库仑效率。3DFAC，三维骨架活性炭；CFM，碳框架；PIHC，钾离子混合电容器

小结

简单的热解方法揭示了碳结构的制备，并可能加速多维碳在大规模生产和实际应用中的发展。更重要的是，本研究首次提出了热诱导的KxCy相促进扩大层间距策略，可为未来高性能碳基材料设计提供新的见解。

文献：

https://doi.org/10.1002/cey2.209