Surface-redox sodium-ion storage in anatase titanium oxide

锐钛矿 氧化还原 材料科学 无定形固体 化学工程 纳米颗粒 锂(药物) 插层(化学) 离子 扩散 无机化学 纳米技术 化学 催化作用 光催化 内分泌学 工程类 物理 热力学 有机化学 冶金 医学 生物化学
作者
Qiulong Wei,Xiaoqing Chang,Danielle M. Butts,Ryan H. DeBlock,Kun Lan,Junbin Li,Dongliang Chao,Dong‐Liang Peng,Bruce Dunn
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:14 (1) 被引量:121
标识
DOI:10.1038/s41467-022-35617-3
摘要

Sodium-ion storage technologies are promising candidates for large-scale grid systems due to the abundance and low cost of sodium. However, compared to well-understood lithium-ion storage mechanisms, sodium-ion storage remains relatively unexplored. Herein, we systematically determine the sodium-ion storage properties of anatase titanium dioxide (TiO2(A)). During the initial sodiation process, a thin surface layer (~3 to 5 nm) of crystalline TiO2(A) becomes amorphous but still undergoes Ti4+/Ti3+ redox reactions. A model explaining the role of the amorphous layer and the dependence of the specific capacity on the size of TiO2(A) nanoparticles is proposed. Amorphous nanoparticles of ~10 nm seem to be optimum in terms of achieving high specific capacity, on the order of 200 mAh g-1, at high charge/discharge rates. Kinetic studies of TiO2(A) nanoparticles indicate that sodium-ion storage is due to a surface-redox mechanism that is not dependent on nanoparticle size in contrast to the lithiation of TiO2(A) which is a diffusion-limited intercalation process. The surface-redox properties of TiO2(A) result in excellent rate capability, cycling stability and low overpotentials. Moreover, tailoring the surface-redox mechanism enables thick electrodes of TiO2(A) to retain high rate properties, and represents a promising direction for high-power sodium-ion storage.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
虚心的雁发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
1秒前
少年应助Zz采纳,获得10
1秒前
听见完成签到,获得积分20
2秒前
务实书文发布了新的文献求助10
2秒前
小小自由完成签到,获得积分10
2秒前
陌上之心发布了新的文献求助10
3秒前
科研通AI5应助牛小美采纳,获得10
3秒前
3秒前
4秒前
蓝梦一刀发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
爆米花应助GG采纳,获得10
4秒前
彭于晏应助CoCoCat采纳,获得10
4秒前
爆米花应助grace采纳,获得10
5秒前
隐形曼青应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
深情安青应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
6秒前
6秒前
思源应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
Lucas应助科研通管家采纳,获得30
6秒前
pluto应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
JamesPei应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
啊哈哈哈哈哈哈哈完成签到,获得积分10
6秒前
田様应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
6秒前
6秒前
yimoyafan应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
倩ooo完成签到,获得积分20
6秒前
英姑应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
香蕉觅云应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
CipherSage应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
JADE完成签到,获得积分20
6秒前
李健应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
7秒前
罗mian完成签到,获得积分10
7秒前
隐形曼青应助Passerby采纳,获得10
8秒前
脑洞疼应助thomas采纳,获得10
8秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各位详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] 3000
F-35B V2.0 How to build Kitty Hawk's F-35B Version 2.0 Model 2500
줄기세포 생물학 1000
The Netter Collection of Medical Illustrations: Digestive System, Volume 9, Part III - Liver, Biliary Tract, and Pancreas (3rd Edition) 600
INQUIRY-BASED PEDAGOGY TO SUPPORT STEM LEARNING AND 21ST CENTURY SKILLS: PREPARING NEW TEACHERS TO IMPLEMENT PROJECT AND PROBLEM-BASED LEARNING 500
2025-2031全球及中国蛋黄lgY抗体行业研究及十五五规划分析报告(2025-2031 Global and China Chicken lgY Antibody Industry Research and 15th Five Year Plan Analysis Report) 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4478435
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3935996
关于积分的说明 12211148
捐赠科研通 3590626
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1974449
邀请新用户注册赠送积分活动 1011694
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 905200