硫化鎳（NiS2）通常被認為是合適的陽極材料用于構(gòu)筑新型鉀離子電池（PIBs），然而在嵌鉀/脫鉀期間，其電導(dǎo)率差和體積變化大嚴(yán)重阻礙了NiS2的發(fā)展及應(yīng)用。這里，通過原位硫化和自組裝過程，構(gòu)建了NiS2納米顆粒支撐于三維氧化石墨烯上（NiS2/3DGO）電極。該NiS2/3DGO具有高的可逆電容量（391 mAh g-1）和出色的倍率特性（在1000 mA g-1電流密度下可穩(wěn)定地循環(huán)測試）。此外，原位XRD和非原位Raman測試結(jié)果證明了部分NiS2相轉(zhuǎn)變?yōu)镵xNiS2中間體的可逆過程，然后生成Ni和K2S4產(chǎn)物。這是由于在初始循環(huán)期間NiS2納米晶體轉(zhuǎn)換時伴隨著一種無定形相轉(zhuǎn)變。這樣的理解為金屬硫化物的應(yīng)用開辟了新思路，并為設(shè)計結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的新電極材料提供了指引方向。
Figure 1. 合成制備NiS2/3DGO和NiS2 MF的示意圖以及3DGO在NiS2上的穩(wěn)定效應(yīng)。
Figure 2.（a）NiS2/3DGO，NiS2 MF和3DGO的XRD圖比較，（b）NiS2/3DGO和3DGO的拉曼光譜，（c-d）NiS2/3DGO的SEM圖,(e-f）NiS2/3DGO的TEM和HRTEM圖,(g-k）NiS2/3DGO的SEM圖和相應(yīng)的元素分布情況。
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Figure 3. （a）NiS2/3DGO在最初四圈時的CV測試結(jié)，（b）NiS2/3DGO在50 mA g-1電流密度時的恒電流放電/充電曲線，（c）NiS2/3DGO和NiS2 MF在100 mA g-1時的循環(huán)性能測試，（d）NiS2/3DGO的倍率性能，（e）NiS2/3DGO在1000 mA g-1電流密度下的長期循環(huán)穩(wěn)定性。
Figure 4.（a）NiS2/3DGO在不同掃速下的CV曲線，（b）log（i）與log（v）的線性關(guān)系，（c-d）電容容量和擴散限制的容量在不同掃速下的貢獻百分比。
Figure 5. （a）NiS2/3DGO在第一個循環(huán)時的原位XRD結(jié)果，（b）NiS2/3DGO在不同放電/充電狀態(tài)時的非原位拉曼光譜，（c）鉀儲存機制的示意圖。
該研究工作由武漢理工大學(xué)麥立強課題組于2020年發(fā)表在Nanoscale期刊上。原文：Three-Dimensional Graphene-Supported Nickel Disulfide Nanoparticles Promise Stable and Fast Potassium Storage
