金属氧化物/石墨烯杂化材料已被认为是下一代锂/钠离子电池的有希望的负极。但是，在溶液移动过程中不可避免地发生石墨烯纳米片（GNs）的π-π重堆积，始终阻碍其性能增强。为了解决这个问题，我们基于一种简便的冷淬火技术开发了一种单分散的GN/SnO₂杂化材料。由于杂化石墨烯纳米片明显起皱的表面特征，其再堆叠行为受到抑制，并且单分散状态得到很好的维持。还发现混合物中SnO₂的含量在GNs的皱纹结构演变中起关键作用。得益于GNs的单分散状态和SnO₂纳米颗粒（NPs）的均匀分散性，合理的结构设计，该混合电极材料用作锂离子电池的负极材料时，在200次循环后，在100 mA/g下表现出1147 mAh/g的高可逆容量，并具有良好的倍率性能（在1000 mA/g时为759 mAh/g）。用于Na离子电池时，GN/SnO₂电极可表现出高可逆容量（在100 mA/g时为314 mAh/g），并表现出稳定的长期循环稳定性，并在500个循环后具有77％的良好容量保持率。这项工作为解决常见的石墨烯基复合材料的再堆叠问题提供了一条有效途径，这对于探索其他NPs/石墨烯材料用于催化、气体传感器和电化学能量存储等具有普遍意义。
 
Figure 1. SnO₂/MG纳米复合材料的制备示意图。
 

Figure 2. SnO₂/MG-20复合材料的SEM图像（a,b），TEM图像（c）（插图：相应的SAED模式）和（d）HRTEM图像
 

Figure 3. （a）前五个循环的CV曲线；（b）SnO₂/MG-20电极在电流密度为100 mA/g时的恒电流放电-充电曲线；（c）在100 mA/g的电流密度下，SnO₂和具有不同石墨烯含量的SnO₂/MG电极的循环性能；（d）在不同电流密度下的倍率性能；（e）在2000 mA/g下，SnO₂/MG-20电极下的循环性能。
 

Figure 4. SnO₂/MG-20复合材料在2000 mA/g下循环200次后的TEM（a），HRTEM图像（b）和XRD图（c）
 

Figure 5. 用于SIB的SnO₂/MG-20电极的电化学性能。（a）恒电流放电/充电曲线;（b）最初五个周期的CV曲线；（c）在100 mA/g电流密度下，不同SnO₂/MG样品的循环性能。（d）在各种电流密度下的倍率性能。（e）电流密度为1000 mA/g时的循环性能。
 
     相关研究成果于2020年由山西大学Yun Zhao课题组，发表在Journal of Alloys and Compounds（2020, 821, 153506）上。原文：Highly monodispersed graphene/SnO₂ hybrid nanosheets as bifunctional anode materials of Li-ion and Na-ion batteries。

摘自《石墨烯杂志》公众号：