Carbon Quantum Dot Modified Reduced Graphene Oxide Framework for Improved Alkali Metal Ion Storage Performance

石墨烯 材料科学 碱金属 碳量子点 氧化物 碳纤维 量子点 离子 无机化学 纳米技术 石墨烯量子点 金属 化学工程 化学 复合数 有机化学 复合材料 工程类 冶金
作者
Shikai Jin,Omar Allam,Kyungbin Lee,Jeonghoon Lim,Michael J. Lee,Sze Hou Loh,Seung Soon Jang,Seung Woo Lee
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:18 (35) 被引量:15
标识
DOI:10.1002/smll.202202898
摘要

Organic materials with redox-active oxygen functional groups are of great interest as electrode materials for alkali-ion storage due to their earth-abundant constituents, structural tunability, and enhanced energy storage properties. Herein, a hybrid carbon framework consisting of reduced graphene oxide and oxygen functionalized carbon quantum dots (CQDs) is developed via the one-pot solvothermal reduction method, and a systematic study is undertaken to investigate its redox mechanism and electrochemical properties with Li-, Na-, and K-ions. Due to the incorporation of CQDs, the hybrid cathode delivers consistent improvements in charge storage performance for the alkali-ions and impressive reversible capacity (257 mAh g-1 at 50 mA g-1 ), rate capability (111 mAh g-1 at 1 A g-1 ), and cycling stability (79% retention after 10 000 cycles) with Li-ion. Furthermore, density functional theory calculations uncover the CQD structure-electrochemical reactivity trends for different alkali-ion. The results provide important insights into adopting CQD species for optimal alkali-ion storage.
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