硫化镍（NiS2）通常被认为是合适的阳极材料用于构筑新型钾离子电池（PIBs），然而在嵌钾/脱钾期间，其电导率差和体积变化大严重阻碍了NiS2的发展及应用。这里，通过原位硫化和自组装过程，构建了NiS2纳米颗粒支撑于三维氧化石墨烯上（NiS2/3DGO）电极。该NiS2/3DGO具有高的可逆电容量（391 mAh g-1）和出色的倍率特性（在1000 mA g-1电流密度下可稳定地循环测试）。此外，原位XRD和非原位Raman测试结果证明了部分NiS2相转变为KxNiS2中间体的可逆过程，然后生成Ni和K2S4产物。这是由于在初始循环期间NiS2纳米晶体转换时伴随着一种无定形相转变。这样的理解为金属硫化物的应用开辟了新思路，并为设计结构稳定的新电极材料提供了指引方向。
Figure 1. 合成制备NiS2/3DGO和NiS2 MF的示意图以及3DGO在NiS2上的稳定效应。
Figure 2.（a）NiS2/3DGO，NiS2 MF和3DGO的XRD图比较，（b）NiS2/3DGO和3DGO的拉曼光谱，（c-d）NiS2/3DGO的SEM图,(e-f）NiS2/3DGO的TEM和HRTEM图,(g-k）NiS2/3DGO的SEM图和相应的元素分布情况。
Figure 3. （a）NiS2/3DGO在最初四圈时的CV测试结，（b）NiS2/3DGO在50 mA g-1电流密度时的恒电流放电/充电曲线，（c）NiS2/3DGO和NiS2 MF在100 mA g-1时的循环性能测试，（d）NiS2/3DGO的倍率性能，（e）NiS2/3DGO在1000 mA g-1电流密度下的长期循环稳定性。
Figure 4.（a）NiS2/3DGO在不同扫速下的CV曲线，（b）log（i）与log（v）的线性关系，（c-d）电容容量和扩散限制的容量在不同扫速下的贡献百分比。
Figure 5. （a）NiS2/3DGO在第一个循环时的原位XRD结果，（b）NiS2/3DGO在不同放电/充电状态时的非原位拉曼光谱，（c）钾储存机制的示意图。
该研究工作由武汉理工大学麦立强课题组于2020年发表在Nanoscale期刊上。原文：Three-Dimensional Graphene-Supported Nickel Disulfide Nanoparticles Promise Stable and Fast Potassium Storage。
文章来源：石墨烯杂志