Nanosheets de Carbono Mesoporoso Bidimensionais e Seus Nanosheets de Grafeno Derivados: Síntese e Armazenamento Eficiente de Íons de Lítio

Relatamos um novo método de deposição em solução para sintetizar um tipo sem precedentes de nanosheets de carbono mesoporoso bidimensional ordenado, por meio de uma abordagem de montagem de micelas monoméricas de baixa concentração controlada. Esses nanosheets de carbono obtidos possuem apenas uma camada de mesoporos ordenados na superfície de um substrato, tipicamente as paredes internas dos canais de poros de óxido de alumínio anódico, e podem ser convertidos em nanosheets de grafeno mesoporoso por carbonização. As camadas de grafeno atomisticamente planas com mesoporos proporcionam uma alta área de superfície para adsorção e intercalação de íons de lítio, enquanto os mesoporos ordenados perpendiculares à camada de grafeno possibilitam um transporte eficiente de íons, bem como flexibilidade de expansão de volume, representando assim uma arquitetura ortogonal única para uma excelente capacidade de armazenamento de íons de lítio e desempenho em ciclagem. Ânodos de baterias de íons de lítio feitos com os nanosheets de grafeno mesoporoso exibiram uma capacidade reversível excelente de 1040 mAh/g a 100 mA/g, e podem manter 833 mAh/g mesmo após numerosos ciclos a diversas densidades de corrente. Mesmo a uma alta densidade de corrente de 5 A/g, a capacidade reversível é mantida em torno de 255 mAh/g, superior à da maioria dos outros ânodos à base de carbono poroso previamente relatados, sugerindo um candidato notavelmente promissor para armazenamento de energia.