嵌入超低含量ZnO量子点ZnOQDs@C复合材料，水溶性近红外 PbS 量子点，CulnS2-ZnS近红外量子点（科研用）

嵌入超低含量ZnO量子点ZnOQDs@C复合材料，水溶性近红外 PbS 量子点，CulnS2-ZnS近红外量子点（科研用）
近日，电子科技大学吴孟强教授团队与阿卜杜拉国王科技大学黄岗博士联合报道了一种嵌入超低含量ZnO量子点的纳米片状多孔碳作为高性能锂电池负极材料。测试结果表明，ZnOQDs@C显示出超高的比容量，0.2 A g-1电流密度下的放电比容量高达到2300 mAh g-1；5 A g-1条件下循环3000圈依然有700 mAh g-1的比容量，而具有较高ZnO含量的ZnO@C复合材料和无ZnO的纯活性碳材料均无法达到这样的优异性能。分析表明，超大比表面积和微含量ZnO QDs掺杂的协同效应共同提升了ZnOQDs@C材料的电化学性能。
含量子点的复合电极材料的虽然已被大量报道，但关于量子点如何影响碳材料的电化学储锂性能仍然有几个关键性问题需要被进一步探索：(1)对于量子效应导致的性能改善，目前还没有合理的解释；(2) Li存储性能与量子点含量的关系尚不清楚，特别是在量子点含量极低的情况下；(3)迫切需要一种简便而有效的方法可控制备量子点/碳复合材料。在此，作者报道了一种新颖可控制备微量ZnO量子点嵌入多孔碳纳米薄片的新方法。所制备复合材料的大孔隙率和高比表面积为Li+提供了快速的迁移通道和丰富的存储场所。同时，嵌入的微量ZnO QDs在非晶C结构周围一定区域产生活性电子和空穴，增加了Li+在电极材料中的迁移率和存储位置。
ZnOQDs@C复合材料的制备
以乙酰丙酮锌为原料，当将其加入乙二醇溶液中会发生缩醛反应，释放出Zn2+。这些Zn2+随后会与模板剂1,2,3,4-丁烷四羧酸配位，得到含Zn2+的有机配位结构前躯体材料。在高温煅烧过程中，含Zn2+的官能团生成ZnO，随后ZnO被C还原为Zn，而Zn又可在高温下升华，留下大量孔洞，形成了多孔结构。此外，多孔碳材料内还会残余微量的ZnO量子点，形成ZnOQDs@C复合材料。分别在1000℃、1100℃、1200℃下高温处理前躯体材料，得到样品S1000、S1100和S1200。

▲图1. ZnOQDs@C复合材料的制备流程示意图。
(A)结构变化示意图；(B)化学反应原理示意图。

(A-B) S1100的SEM图像；(C-D) S1100的TEM图像；(E-F) S1100的HRTEM图像。
作者随后对ZnOQDs@C材料进行了定性和定量分析。从XRD图谱中可知，ZnO的峰强随着煅烧温度的升高逐渐减弱，这说明ZnO的含量可通过煅烧温度进行调控。XPS分析结果表明ZnO的含量随刻蚀深度的增加逐渐升高。在20nm刻蚀深度下，Zn表现出高达1.58%的原子比，说明ZnO QDs主要分布于复合材料的内部。从氮气吸脱附等温曲线可以看出S1100和S1200的比表面积皆大于2000 m2 g-1，而S1000的比表面积相对较小。三个样品的孔径大多分布于2nm左右，非常有利于增加赝电容的容量贡献。通过建立比表面积、Zn含量、温度三个参数的关系发现，室温到800℃，材料比表面积缓慢增；800℃到1100℃材料比表面积急剧增加，但伴随着Zn含量的急剧下降，这证明Zn元素的升华

最后

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