这里，在氧化石墨烯和碳纳米管（CNT）存在下，对二酐和二胺共聚单体盐进行有效的水热缩聚反应，分别形成了石墨烯片夹层的，和CNT包裹的聚酰亚胺（PI@GS 和PI@NT）。原位异质成核过程可实现相互交联的PI纳米片和导电碳基底之间的紧密接触，形成坚固的3D分级纳米体系结构，具有丰富的多孔通道和高度暴露的氧化还原活性位点。当用作阴极时，PI@GS和PI@NT显示出 快速的表面主导电容行为特征，这归因于电子的高速传输，电解质的高渗透性和离子的快速扩散。PI@GS阴极表现出卓越的电化学性能，高效的羰基利用率（90％），高比容量（在 0.1C 时达到165 mA h g-1），出色的倍率性能，以及长时间的循环稳定性（5000个循环后仍保留88％），明显优于其PI对应物和其它报道的聚合物阴极。在PI@GS阴极中还观察到稳定的Na离子存储性能。
 

Figure 1. 单体和聚酰亚胺的化学结构，以及PI@GS和PI@NT复合材料的合成路线。
 
  Figure 2.PI@GS-2的（a–c）SEM和（d–g）TEM图像，（h）其C，N和O的元素映射。
 
  Figure 3纯CNT和PI@NT的（a-c）TEM和（d-f）SEM图像。
 
  Figure 4（a）纯PI，PI@GS和PI@NT复合材料的FT-IR光谱。（b）共聚单体盐，纯PI以及PI@GS和PI@NT复合材料的XRD图谱。
 
  
Figure 5（a）杂环亚胺组在PI链重复单元中的锂存储机制。电化学性能：（b）典型CV曲线和（c）充电/放电电压曲线; PI，PI@GS和PI@NT阴极的（d）倍率特性和（e）在各种电流速率下保留的容量。
  
      该研究工作由中南民族大学Yingkui Yang课题组于2021年发表在Journal of Materials Chemistry A期刊上。原文：In situ growth of polyimide nanoarrays on conductive carbon supports for high-rate charge storage and long-lived metal-free cathodes。

转自《石墨烯杂志》公众号