磷掺杂CoSe2/FeSe2异质结纳米颗粒锚定泡沫碳骨架构建超快稳定钠离子存储阳极

本文通过热解-发泡结合磷化/硒化策略，成功构建了锚定于三维泡沫碳网络的P掺杂CoSe2/FeSe2异质结纳米颗粒（2-10 nm）。该结构通过碳网络提升导电性、增加比表面积并缓冲体积膨胀，P掺杂进一步优化电化学动力学，使钠离子电池（SIB）阳极在2000 mA g-1下循环2000次后仍保持210.9 mAh g-1的高容量，展现卓越的循环稳定性与倍率性能。

　　

Sample preparation

通过冷冻干燥辅助煅烧路线合成CoFe/C复合材料。将1.5 g聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、0.75 g六水合硝酸钴（Co(NO₃)₂·6H₂O）和0.75 g九水合硝酸铁（Fe(NO₃)₃·9H₂O）溶于30 mL去离子水，在500 rpm、25°C下磁力搅拌1小时形成均质前体溶液。随后将溶液转移至聚丙烯小瓶，于-20°C冷冻24小时。

Results and discussion

P-CoSe₂/FeSe₂/C复合材料的合成流程如图1所示。初始阶段，将硝酸钴（钴源）、硝酸铁（铁源）和PVP聚合物（碳前体）均匀混合后，在氩气氛下800°C碳化。热解过程中硝酸盐分解释放大量气体，使熔融粘稠的PVP流体膨胀形成三维泡沫状碳网络。同时，Co²⁺和Fe³⁺离子被还原为金属态并嵌入碳基质，形成均匀分布的CoFe纳米颗粒。后续通过磷化/硒化处理，将金属颗粒转化为P掺杂的CoSe₂/FeSe₂异质结纳米颗粒（2-10 nm），并牢固锚定于碳骨架上。

Conclusions

综上所述，通过简单热解发泡法结合硒化/磷化处理，成功制备了固定于三维泡沫碳网络的均匀P掺杂CoSe₂/FeSe₂纳米颗粒。三维多孔碳泡沫为活性纳米颗粒提供高导电性、Na⁺离子扩散通道和缓冲体积膨胀的空间。P掺杂进一步调控电子结构，增强Na⁺吸附能力，协同异质结内置电场加速离子/电子传输，显著提升电化学性能。