二次元メソポーラスカーボンナノシートとその導出されたグラフェンナノシート：合成と効率的なリチウムイオン貯蔵

制御された低濃度のモノミセル密集アセンブリアプローチを介して、前例のないタイプの2次元順序のメソポーラスカーボンナノシートを合成するための新しいソリューション堆積方法を報告します。これらの得られたカーボンナノシートは、基質の表面、通常は陽極酸化アルミニウムの細孔チャネルの内壁に秩序化されたメソポアの1層のみを所有しており、炭化によりメソポーラスグラフェンナノシートにさらに変換できます。メソポアを備えた原子的平らなグラフェン層は、リチウムイオン吸着と挿入のために高い表面積を提供しますが、グラフェン層に垂直な順序のメソポアは効率的なイオン輸送と容積膨張柔軟性を可能にし、したがって、優れたリチウムイオン貯蔵容量の容量のためのユニークな直交構造を表しています。サイクリングパフォーマンス。メソポーラスグラフェンナノシートで作られたリチウムイオンバッテリーアノードは、100 mA/gで1040 mAh/gの優れた可逆容量を示し、さまざまな電流密度で多数のサイクルを経て833 mAh/gで保持できます。5 a/gの大きな電流密度でさえ、可逆容量は約255 mAh/g保持され、以前に報告された他のほとんどの多孔質炭素ベースのアノードよりも大きく、エネルギー貯蔵の非常に有望な候補を示唆しています。

We report a new solution deposition method to synthesize an unprecedented type of two-dimensional ordered mesoporous carbon nanosheets via a controlled low-concentration monomicelle close-packing assembly approach. These obtained carbon nanosheets possess only one layer of ordered mesopores on the surface of a substrate, typically the inner walls of anodic aluminum oxide pore channels, and can be further converted into mesoporous graphene nanosheets by carbonization. The atomically flat graphene layers with mesopores provide high surface area for lithium ion adsorption and intercalation, while the ordered mesopores perpendicular to the graphene layer enable efficient ion transport as well as volume expansion flexibility, thus representing a unique orthogonal architecture for excellent lithium ion storage capacity and cycling performance. Lithium ion battery anodes made of the mesoporous graphene nanosheets have exhibited an excellent reversible capacity of 1040 mAh/g at 100 mA/g, and they can retain at 833 mAh/g even after numerous cycles at varied current densities. Even at a large current density of 5 A/g, the reversible capacity is retained around 255 mAh/g, larger than for most other porous carbon-based anodes previously reported, suggesting a remarkably promising candidate for energy storage.