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A Self‐Sacrificing Dual‐Template Strategy to Heteroatom‐Enriched Porous Carbon Nanosheets with High Pyridinic‐N and Pyrrolic‐N Content for Oxygen Reduction Reaction and Sodium Storage

材料科学 杂原子 化学工程 碳纤维 多孔性 比表面积 无定形固体 阳极 模板方法模式 兴奋剂 纳米技术 催化作用 有机化学 电极 化学 戒指(化学) 复合材料 物理化学 工程类 复合数 光电子学
作者
Shuguang Wang,Jinwen Qin,Lirong Zheng,Donglei Guo,Minhua Cao
出处
期刊:Advanced Materials Interfaces [Wiley]
卷期号:5 (23) 被引量:22
标识
DOI:10.1002/admi.201801149
摘要

Abstract Controllable synthesis of 2D carbon nanosheets with high heteroatom‐doping level, large specific surface area, and hierarchically pore structure is difficult and desired. In this work, a novel and simple self‐sacrificing in situ formed dual‐template strategy is first developed to synthesize N/S codoped hierarchically porous carbon nanosheets. The in‐situ formed g ‐C 3 N 4 and amorphous ZnO act as self‐sacrificing templates on account of their thermal decomposition and evaporation at higher temperature. The N/S codoped hierarchically porous carbon nanosheets simultaneously possess high heteroatom‐doping level (N: 10.51 wt%; S: 1.71 wt%), large specific surface area (904.63 m 2 g −1 ), and abundant hierarchically porous structure. Particularly, this material possesses a high content of pyridinic‐N and pyrrolic‐N configuration (65.66%). These unique structure advantages of N/S codoped hierarchically porous carbon nanosheets contribute to high oxygen reduction electrocatalytic activity in both basic and acidic environments. Additionally, as the anode material for sodium‐ion batteries, the material also displays a high reversible capacity of 270.1 mAh g −1 at a current density of 100 mA g −1 and high stability (160.1 mAh g −1 after 2000 cycles at 1000 mA g −1 with a capacity retention of 82.3%). These results indicate a great potential of the material in energy conversion and storage applications.
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