Synthesis of highly substitutional nitrogen doped TiO2 via oxygen vacancy mediated strategy for ultrafast-charging lithium ion storage

兴奋剂 材料科学 异质结 空位缺陷 锂(药物) 无定形固体 阳极 扩散 纳米技术 分析化学(期刊) 化学 电极 光电子学 物理化学 结晶学 热力学 物理 内分泌学 医学 色谱法
作者
Youpeng Li,Lingzhi Zhang
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:431: 134164-134164 被引量:28
标识
DOI:10.1016/j.cej.2021.134164
摘要

Substitutional nitrogen (SN) doping is an effective approach to simultaneously enhance the ionic diffusion kinetics and increase the electronic conductivity of TiO2 being as host for lithium-ion storage. Nevertheless, achieving SN doping with high concentration in well-crystallized TiO2 nano-particles is still a great challenge. Herein, guided by density functional theory (DFT) calculations, an oxygen vacancy-mediated SN doping strategy is purposed to modify the surface structure of TiO2 nano-particles. A reduced TiO2-x amorphous layer with rich oxygen vacancy on the surface of TiO2 nano-particles brings about high doping concentration of SN (∼13.8 atom%) and thus a TiO2@TiO2-x-SN [email protected] heterojunction is constructed. The high doping concentration of SN in TiO2-x-SN shell of TiO2@TiO2-x-SN heterojunction favors the diffusion kinetics of Li+ due to the formation of local electric field at its heterointerface region and reduced diffusion barrier of Li+. Moreover, TiO2@TiO2-x-SN heterojunction shows a decreased band gap of 2.37 eV after increasing the doping concentration of SN, facilitating the transport of electrons. Thus, the TiO2@TiO2-x-SN electrode displays high reversible specific capacity of 362.7 mAh g−1 at 0.1C and ultra-long cycling structural stability (with a capacity retention of 76.1% after 5000 cycles at 20C). A Li+ hybrid capacitor, assembled by activate carbon cathode and pre-lithitated TiO2@TiO2-x-SN anode, shows high energy/power densities (114.8 Wh kg−1/305.1 W kg−1 and 90.2 Wh kg−1/5659.8 W kg−1). This work paves a way for developing high concentration of heteroatom doping metallic oxides and offers comprehensive understandings for the relationship between doping concentration of heteroatoms and energy storage mechanism.
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
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
Firsterchao的应助被369ninja采纳,获得10
刚刚
demo完成签到,获得积分10
刚刚
CipherSage的应助被LJ采纳,获得10
刚刚
梁皓然发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
liuwei发布了新的文献求助10
2秒前
12345完成签到 ,获得积分10
3秒前
3秒前
英子关注了科研通微信公众号
4秒前
5秒前
田様的应助被cnkly采纳,获得10
5秒前
小飞子完成签到,获得积分20
6秒前
6秒前
酷波er的应助被moyv采纳,获得10
6秒前
7秒前
7秒前
7秒前
7秒前
7秒前
7秒前
8秒前
8秒前
9秒前
qingq发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
10秒前
Demon完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
梁皓然完成签到,获得积分10
11秒前
可爱的函函的应助被outlander采纳,获得10
11秒前
光亮书南完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
12秒前
12秒前
12秒前
12秒前
12秒前
12秒前
12秒前
12秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
拉伸高分子熔体中缠结行为的模拟和小角中子散射研究 1080
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
Analyses de reconnaissances de dettes passées devant les échevins d'Ypres (1249-1291) 600
Cellulose and Cellulose Derivatives: Synthesis, Modification and Applications 600
Entre Praga y Madrid : los contactos checoslovaco-españoles (1948-1977) 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8146337
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9544945
关于积分的说明 21666423
捐赠科研通 7732426
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3423009
关于科研通互助平台的介绍 2548028
邀请新用户注册赠送积分活动 2465930