我校化科院周小四教授课题组与沈健教授课题组合作在《Angewandte Chemie》发表重要研究成果

南京师范大学的周小四教授课题组与沈健教授课题组合作，通过多步模板法成功制备了蛋黄壳结构的FePO4（FePO4YSNSs），并用于钠离子电池正极。FePO4YSNSs由介孔结构的纳米蛋黄和坚固多孔的纳米蛋壳构成。另外，改变初始碳球模板的酸化程度，空心FePO4纳米球（FePO4HNSs）和实心FePO4纳米球（FePO4SNSs）也被相继合成。值得注意的是，这一多步模板法还可用于制备蛋黄壳、空心和实心结构的Fe2O3。 FePO4YSNSs在钠离子电池正极中具有独特的优势：首先，蛋黄壳结构和纳米颗粒构筑单元都可以有效地减轻在嵌/脱钠过程中的内部应力；大比表面积和小孔径可以减小钠离子/电子的扩散距离，从而提高储钠动力学。其次，介孔的纳米蛋黄可以改善FePO4YSNSs正极的电解质渗透，从而加速电荷转移和钠离子扩散；坚固的纳米壳可以增强FePO4YSNS的结构完整性，从而提高了循环稳定性。另外，高密度的FePO4纳米壳的带隙比低密度的FePO4纳米蛋黄的带隙小，导致在纳米壳和纳米蛋黄之间形成一个内置电场，这将提高电荷转移动力学并导致高倍率性能。将上述获得的FePO4YSNSs用于钠离子电池正极，电化学测试表明：与FePO4HNSs和FePO4SNSs相比，FePO4YSNSs的储钠性能最优（在100 mA g−1的电流密度下，可逆容量为106.3 mAh g−1；循环1000圈后，容量保持率为91.3%）。更重要的是，这种简单易行的多步模板法与独特的蛋黄壳结构，不仅使FePO4具有优异的储钠性能，还将为催化等其它领域提供新思路。