具有原子精度的石墨炔的N掺杂对于研究杂原子掺杂效应以及石墨炔的结构-性质关系非常重要。
近日，上海师范大学肖胜雄教授，叶翔教授报道了高质量的基于吡嗪并喹喔啉的石墨炔（PQ-GDY）薄膜的自下而上的合成和表征。首次将PQ-GDY薄膜应用于锂离子半电池的负极。
文章要点
1）对PQ-GDY层状结构进行了第一性原理研究，考察了堆积模式、锂结合亲和力和体储锂容量。锂离子半电池测量和密度泛函理论计算结果显示，层间高度对称的吡嗪氮对优先提供稳定的活性中心，贡献了一半以上的储锂容量。
2）以吡嗪氮>二炔碳>中心芳环为键合亲和力顺序的阶梯式锂插层过程具有优异的倍率性能、较高的库仑效率（平均98.48%）、在200 mA g-1电流密度下充电800次后的比容量为570.0 mA h g-1。与理论值586.0 mA h g-1相比，容量利用率高达97.2%，这在未来GDY基储能材料的分子设计和其他潜在的应用领域具有很大的应用前景。
Lei Gao, et al, High Quality Pyrazinoquinoxaline-based Graphdiyne for Efficient Gradient Storage of Lithium Ions, Nano Lett., 2020
DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c02728
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.0c02728
