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生物过程启发法制备多形貌二氧化硅及其锂存储潜力研究
Wan, F., Wang, W., Zou, Z., Xie, H., Ping, H., Fu, Z.
Journal of Materials Science & Technology
Abstract
作为自然界最精巧的生物过程之一，生物硅化作用与多种形貌的生物二氧化硅密切相关，并为材料合成提供了丰富灵感。本研究为探索生物二氧化硅形成过程并制备用于锂离子电池（LIB）电极的精细微结构二氧化硅，采用M13噬菌体作为生物模板合成了多种形貌的二氧化硅：圆柱体、六棱柱、小圆柱组装体及纳米线。通过简易乙醇浴法在纳米线表面包覆氮掺杂碳层，首次将具有介孔通道的碳包覆二氧化硅纳米线（C@msSiO₂NWs）用作LIB负极材料。得益于均匀的碳包覆层与平行介孔通道结构，材料的电子电导率和体积变化缓冲能力显著提升。电化学性能测试表明，经750°C煅烧的复合材料（C@msSiO₂NWs-750）在500 mA g⁻¹电流密度下展现出653 mA h g⁻¹的优异容量和循环稳定性（1000次循环）。该电化学测试结果证明，通过仿生策略可轻松制备具有卓越应用潜力的精密结构材料。