石墨烯和硼氮类石墨烯对LiFePO4表面结构的改进及其电导的促进作用

孙超 严六明 岳宝华

引用本文: 孙超, 严六明, 岳宝华. 石墨烯和硼氮类石墨烯对LiFePO4表面结构的改进及其电导的促进作用[J]. 物理化学学报, 2013, 29(08): 1666-1672. doi: 10.3866/PKU.WHXB201304232 shu
Citation:  SUN Chao, YAN Liu-Ming, YUE Bao-Hua. Improvement of Surface Structure and Enhancement of Conductivity of LiFePO4 Surface by Graphene and Graphene-Like B-C-N Coating[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2013, 29(08): 1666-1672. doi: 10.3866/PKU.WHXB201304232 shu

石墨烯和硼氮类石墨烯对LiFePO4表面结构的改进及其电导的促进作用

  • 基金项目:

    国家自然科学基金项目(21073118) (21073118)

    上海市教育委员会科研创新项目(13ZZ078) (13ZZ078)

    上海市重点学科计划(J50101) (J50101)

    上海市高等教育内涵建设&ldquo 

    工程《材料基因工程》项目资助 

摘要:

利用密度泛函理论研究石墨烯和硼氮类石墨烯包覆对LiFePO4 (010)表面结构和电导性质的影响. 结果表明包覆层和LiFePO4 (010)表面之间的相互作用可以改善LiFePO4 (010)表面的电导性能. 石墨烯包覆LiFePO4 (010)表面后, 禁带宽度从3.3 eV减小到2.1 eV. 硼氮类石墨烯包覆LiFePO4 (010)表面后, 虽然其价带顶和导带底仍由Fe的3d轨道贡献, 但禁带中出现两个间隔为0.6 eV的带隙态, 由硼氮类石墨烯与LiFePO4(010)表面有直接接触并形成共价键的B原子和N原子贡献.

English

    1. [1]

      (1) Padhi, A. K.; Nanjundaswamy, K. S.; odenough, J. B.J. Electrochem. Soc. 1997, 144 (4), 1188. doi: 10.1149/1.1837571

      (1) Padhi, A. K.; Nanjundaswamy, K. S.; odenough, J. B.J. Electrochem. Soc. 1997, 144 (4), 1188. doi: 10.1149/1.1837571

    2. [2]

      (2) Delacourt, C.; Laffont, L.; Bouchet, R.;Wurm, C.; Leriche, J.B.; Morcrette, M.; Tarascon, J. M.; Masquelier, C.J. Electrochem. Soc. 2005, 152 (5), A913.(2) Delacourt, C.; Laffont, L.; Bouchet, R.;Wurm, C.; Leriche, J.B.; Morcrette, M.; Tarascon, J. M.; Masquelier, C.J. Electrochem. Soc. 2005, 152 (5), A913.

    3. [3]

      (3) Chu, D. B.; Li, Y.; Song, Q.; Zhou, Y. Acta Phys. -Chim. Sin.2011, 27 (8), 1863. [褚道葆, 李艳, 宋奇, 周莹. 物理化学学报, 2011, 27 (8), 1863.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110807(3) Chu, D. B.; Li, Y.; Song, Q.; Zhou, Y. Acta Phys. -Chim. Sin.2011, 27 (8), 1863. [褚道葆, 李艳, 宋奇, 周莹. 物理化学学报, 2011, 27 (8), 1863.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110807

    4. [4]

      (4) Yu, H. M.; Zheng,W.; Cao, G. S.; Zhao, X. B. Acta Phys. -Chim. Sin. 2009, 25 (11), 2186. [余红明, 郑威, 曹高劭, 赵新兵.物理化学学报, 2009, 25 (11), 2186.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20091113(4) Yu, H. M.; Zheng,W.; Cao, G. S.; Zhao, X. B. Acta Phys. -Chim. Sin. 2009, 25 (11), 2186. [余红明, 郑威, 曹高劭, 赵新兵.物理化学学报, 2009, 25 (11), 2186.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20091113

    5. [5]

      (5) Ravet, N.; odenough, J. B.; Besner, S.; Simoneau, M.;Hovington, P.; Armand, M. Proceedings of the 196th ECSMeeting, Honolulu, Oct. 1999; pp 17-22.(5) Ravet, N.; odenough, J. B.; Besner, S.; Simoneau, M.;Hovington, P.; Armand, M. Proceedings of the 196th ECSMeeting, Honolulu, Oct. 1999; pp 17-22.

    6. [6]

      (6) Xu, K.; Shen, L. F.; Mi, C. H.; Zhang, X. G. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28 (1), 105. [徐科, 申来法, 米常焕, 张校刚.物理化学学报, 2012, 28 (1), 105.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201228105(6) Xu, K.; Shen, L. F.; Mi, C. H.; Zhang, X. G. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28 (1), 105. [徐科, 申来法, 米常焕, 张校刚.物理化学学报, 2012, 28 (1), 105.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201228105

    7. [7]

      (7) Sun, C.W.; Rajasekhara, S.; odenough, J. B.; Zhou, F. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133 (7), 2132. doi: 10.1021/ja1110464(7) Sun, C.W.; Rajasekhara, S.; odenough, J. B.; Zhou, F. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133 (7), 2132. doi: 10.1021/ja1110464

    8. [8]

      (8) Lepage, D.; Michot, C.; Liang, G. X.; Gauthier, M.; Schougaard,S. B. Angew. Chem. Int. Edit. 2011, 50 (30), 6884. doi: 10.1002/anie.201101661(8) Lepage, D.; Michot, C.; Liang, G. X.; Gauthier, M.; Schougaard,S. B. Angew. Chem. Int. Edit. 2011, 50 (30), 6884. doi: 10.1002/anie.201101661

    9. [9]

      (9) Chen, Z. H.; Dahn, J. R. J. Electrochem. Soc. 2002, 149 (9),A1184.(9) Chen, Z. H.; Dahn, J. R. J. Electrochem. Soc. 2002, 149 (9),A1184.

    10. [10]

      (10) Yuan, L. X.;Wang, Z. H.; Zhang,W. X.; Hu, X. L.; Chen, J. T.;Huang, Y. H.; odenough, J. B. Energy Environ. Sci. 2011, 4 (2), 269. doi: 10.1039/c0ee00029a(10) Yuan, L. X.;Wang, Z. H.; Zhang,W. X.; Hu, X. L.; Chen, J. T.;Huang, Y. H.; odenough, J. B. Energy Environ. Sci. 2011, 4 (2), 269. doi: 10.1039/c0ee00029a

    11. [11]

      (11) Ouyang, C. Y.; Shi, S. Q.;Wang, Z. X.; Huang, X. J.; Chen, L.Q. Phys. Rev. B 2004, 69 (10), 104303. doi: 10.1103/PhysRevB.69.104303(11) Ouyang, C. Y.; Shi, S. Q.;Wang, Z. X.; Huang, X. J.; Chen, L.Q. Phys. Rev. B 2004, 69 (10), 104303. doi: 10.1103/PhysRevB.69.104303

    12. [12]

      (12) Nishimura, S.; Kobayashi, G.; Ohoyama, K.; Kanno, R.;Yashima, M.; Yamada, A. Nat. Mater. 2008, 7 (9), 707.doi: 10.1038/nmat2251(12) Nishimura, S.; Kobayashi, G.; Ohoyama, K.; Kanno, R.;Yashima, M.; Yamada, A. Nat. Mater. 2008, 7 (9), 707.doi: 10.1038/nmat2251

    13. [13]

      (13) Fisher, C. A. J.; Islam, M. S. J. Mater. Chem. 2008, 18 (11),1209. doi: 10.1039/b715935h(13) Fisher, C. A. J.; Islam, M. S. J. Mater. Chem. 2008, 18 (11),1209. doi: 10.1039/b715935h

    14. [14]

      (14) Wang, L.; Zhou, F.; Meng, Y. S.; Ceder, G. Phys. Rev. B 2007,76 (16), 165435. doi: 10.1103/PhysRevB.76.165435(14) Wang, L.; Zhou, F.; Meng, Y. S.; Ceder, G. Phys. Rev. B 2007,76 (16), 165435. doi: 10.1103/PhysRevB.76.165435

    15. [15]

      (15) Yang, S. F.; Zavalij, P. Y.; Whittingham, M. S. Electrochem. Commun. 2001, 3 (9), 505. doi: 10.1016/S1388-2481(01)00200-4(15) Yang, S. F.; Zavalij, P. Y.; Whittingham, M. S. Electrochem. Commun. 2001, 3 (9), 505. doi: 10.1016/S1388-2481(01)00200-4

    16. [16]

      (16) Dokko, K.; Koizumi, S.; Kanamura, K. Chem. Lett. 2006, 35 (3), 338. doi: 10.1246/cl.2006.338(16) Dokko, K.; Koizumi, S.; Kanamura, K. Chem. Lett. 2006, 35 (3), 338. doi: 10.1246/cl.2006.338

    17. [17]

      (17) Chen, G. Y.; Song, X. Y.; Richardson, T. J. Electrochem. Solid- State Lett. 2006, 9 (6), A295.(17) Chen, G. Y.; Song, X. Y.; Richardson, T. J. Electrochem. Solid- State Lett. 2006, 9 (6), A295.

    18. [18]

      (18) Zaghib, K.; Mauger, A.; Gendron, F.; Julien, C. M. Chem. Mater. 2008, 20 (2), 462. doi: 10.1021/cm7027993(18) Zaghib, K.; Mauger, A.; Gendron, F.; Julien, C. M. Chem. Mater. 2008, 20 (2), 462. doi: 10.1021/cm7027993

    19. [19]

      (19) Kresse, G.; Furthmuller, J. Comput. Mater. Sci. 1996, 6 (1), 15.doi: 10.1016/0927-0256(96)00008-0(19) Kresse, G.; Furthmuller, J. Comput. Mater. Sci. 1996, 6 (1), 15.doi: 10.1016/0927-0256(96)00008-0

    20. [20]

      (20) Kresse, G.; Furthmuller, J. Phys. Rev. B 1996, 54 (16), 11169.doi: 10.1103/PhysRevB.54.11169(20) Kresse, G.; Furthmuller, J. Phys. Rev. B 1996, 54 (16), 11169.doi: 10.1103/PhysRevB.54.11169

    21. [21]

      (21) Blöchl, P. E. Phys. Rev. B 1994, 50 (24), 17953. doi: 10.1103/PhysRevB.50.17953(21) Blöchl, P. E. Phys. Rev. B 1994, 50 (24), 17953. doi: 10.1103/PhysRevB.50.17953

    22. [22]

      (22) Kresse, G.; Joubert, D. Phys. Rev. B 1999, 59 (3), 1758.doi: 10.1103/PhysRevB.59.1758(22) Kresse, G.; Joubert, D. Phys. Rev. B 1999, 59 (3), 1758.doi: 10.1103/PhysRevB.59.1758

    23. [23]

      (23) Perdew, J. P.; Chevary, J. A.; Vosko, S. H.; Jackson, K. A.;Pederson, M. R.; Singh, D. J.; Fiolhais, C. Phys. Rev. B 1992,46 (11), 6671. doi: 10.1103/PhysRevB.46.6671(23) Perdew, J. P.; Chevary, J. A.; Vosko, S. H.; Jackson, K. A.;Pederson, M. R.; Singh, D. J.; Fiolhais, C. Phys. Rev. B 1992,46 (11), 6671. doi: 10.1103/PhysRevB.46.6671

    24. [24]

      (24) Vosko, S. H.;Wilk, L.; Nusair, M. Can. J. Phys. 1980, 58 (8),1200. doi: 10.1139/p80-159(24) Vosko, S. H.;Wilk, L.; Nusair, M. Can. J. Phys. 1980, 58 (8),1200. doi: 10.1139/p80-159

    25. [25]

      (25) Zhou, F.; Cococcioni, M.; Kang, K.; Ceder, G. Electrochem. Commun. 2004, 6 (11), 1144. doi: 10.1016/j.elecom.2004.09.007(25) Zhou, F.; Cococcioni, M.; Kang, K.; Ceder, G. Electrochem. Commun. 2004, 6 (11), 1144. doi: 10.1016/j.elecom.2004.09.007

    26. [26]

      (26) Monkhorst, H. J.; Pack, J. D. Phys. Rev. B 1976, 13 (12), 5188.doi: 10.1103/PhysRevB.13.5188(26) Monkhorst, H. J.; Pack, J. D. Phys. Rev. B 1976, 13 (12), 5188.doi: 10.1103/PhysRevB.13.5188

    27. [27]

      (27) Hoang, K.; Johannes, M. Chem. Mater. 2011, 23 (11), 3003.doi: 10.1021/cm200725j(27) Hoang, K.; Johannes, M. Chem. Mater. 2011, 23 (11), 3003.doi: 10.1021/cm200725j

    28. [28]

      (28) Maxisch, T.; Ceder, G. Phys. Rev. B 2006, 73 (17), 174112.doi: 10.1103/PhysRevB.73.174112(28) Maxisch, T.; Ceder, G. Phys. Rev. B 2006, 73 (17), 174112.doi: 10.1103/PhysRevB.73.174112

    29. [29]

      (29) Rousse, G.; Rodriguez-Carvajal, J.; Patoux, S.; Masquelier, C.Chem. Mater. 2003, 15 (21), 4082. doi: 10.1021/cm0300462(29) Rousse, G.; Rodriguez-Carvajal, J.; Patoux, S.; Masquelier, C.Chem. Mater. 2003, 15 (21), 4082. doi: 10.1021/cm0300462

    30. [30]

      (30) Ouyang, X.; Lei, M.; Shi, S.; Luo, C.; Liu, D.; Jiang, D.; Ye, Z.;Lei, M. J. Alloy. Compd. 2009, 476 (1), 462. doi: 10.1016/j.jallcom.2008.09.028(30) Ouyang, X.; Lei, M.; Shi, S.; Luo, C.; Liu, D.; Jiang, D.; Ye, Z.;Lei, M. J. Alloy. Compd. 2009, 476 (1), 462. doi: 10.1016/j.jallcom.2008.09.028

    31. [31]

      (31) Oh, S.W.; Huang, Z. D.; Zhang, B. A.; Yu, Y.; He, Y. B.; Kim, J.K. J. Mater. Chem. 2012, 22 (33), 17215. doi: 10.1039/c2jm33615d(31) Oh, S.W.; Huang, Z. D.; Zhang, B. A.; Yu, Y.; He, Y. B.; Kim, J.K. J. Mater. Chem. 2012, 22 (33), 17215. doi: 10.1039/c2jm33615d

    32. [32]

      (32) Wang, B.;Wang, D. L.;Wang, Q. M.; Liu, T. F.; Guo, C. F.;Zhao, X. S. J. Mater. Chem. A 2013, 1 (1), 135. doi: 10.1039/c2ta00106c(32) Wang, B.;Wang, D. L.;Wang, Q. M.; Liu, T. F.; Guo, C. F.;Zhao, X. S. J. Mater. Chem. A 2013, 1 (1), 135. doi: 10.1039/c2ta00106c

    33. [33]

      (33) Yang, J. L.;Wang, J. J.; Li, X. F.;Wang, D. N.; Liu, J.; Liang, G.X.; Gauthier, M.; Li, Y. L.; Geng, D. S.; Li, R. Y.; Sun, X. L.J. Mater. Chem. 2012, 22 (15), 7537. doi: 10.1039/c2jm30380a

      (33) Yang, J. L.;Wang, J. J.; Li, X. F.;Wang, D. N.; Liu, J.; Liang, G.X.; Gauthier, M.; Li, Y. L.; Geng, D. S.; Li, R. Y.; Sun, X. L.J. Mater. Chem. 2012, 22 (15), 7537. doi: 10.1039/c2jm30380a

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  956
  • 文章访问数:  1056
  • HTML全文浏览量:  15
文章相关
  • 发布日期:  2013-07-09
  • 收稿日期:  2013-01-29
  • 网络出版日期:  2013-04-23
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章