mAg的电流密度下，该活性炭的可逆比容量可以达到209mAhg'。Zhang!等人采用硫辅助的方 法，将四苯素的苯环转化为高纯度三维少层晶体石墨烯微球(FLGMs)。研究表明，该石墨烯微球 是理想的储钾负极材料。其在50mAg的电流密度下可实现285mAhg的可逆储钾比容量，并在 200mAg的电流密度下循环1000次没有容量衰减。 13杂原子物杂 杂原子掺杂已被证明是提高电化学性能的一种非常有效的方法，研究发现采用杂原子掺杂能够 使碳的电子结构得到有效改善，从而使反应活性以及导电性有所提高，产生丰富的缺陷，进而提升 碳材料的电化学性能4切。对于掺杂的方式可以主要概括为两种：单原子掺杂和双原子掺杂。 1.3.1单原子掺杂 (1)N掺杂 氮是最广泛适用于掺入碳基质的杂原子，因为作为碳的相邻原子，它具有相似的物理化学性质 (例如，接近的原子半径)，有利于装饰碳骨架。N可以掺杂在碳材料的不置，形成不同物 种的N物种，最常用的N掺杂改善所造成的缺陷类型主要有吡啶氮(N-6解氨(N5)和石 墨氮(N-Q),这三种以不同形式存在的碳基体中的掺杂氮原子起着不同作用。边缘氮是指N 5和N-6,其诱导缺陷是吸附K*的活性位点，正如一些实验和计算所证实的那样，N-5和N-6在电化 学性能上的作用要优于NQ5os。Xu等人B基于密度泛函理论(DT)使用第一性原理计算对N掺 杂结构的钾吸附能力进行了理论研究。他们对三种掺杂氯模型（飞、N-6、N-Q)和相应的未掺杂 的碳缺陷模型(C-5、C-6)的吸附能进行了计算，并将它们与原始碳(PC)进行了比较。计算得 出的吸附能分别为：-2.86eV(N-6)、-2.8eV(C-6)2.63eV(N-5)、-2.42eV(C-5)、0.14 V(N-Q)。结果表明N-5和N-6比N-Q具有显着更高的吸附能力。最近，Yu等人网制备了具有 高含量N-6的3D介孔碳纳米片(N-CNC),并说线N,5相比具有更突出的K(Na)存储能力。 缺陷结构进一步提高了金属离子的吸附能力，N-65掺杂的K(Na)吸附能力分别为：4.36 eV(-4.76eV)和-3.91eV(-4.25eV),而NQ掺杂结构具有较低的K(Na)的吸附能力为-0.88 eV(-0.37©V)。通过DFT计算表明，N-63的超高掺杂水平通过调节碳表面的电荷密度分布有 助于提高K(Na)的存储性能。基于N-CNS电极的钾离子电池在5A·g的电流密度下经过50O0次 循环后仍可以提供321mAhg'的可逆容量。Alshareef等人B通过聚苯胺-共聚吡咯(PACP)共聚物 直接热解，提出了一种边缘氨掺杂碳(ENDC)以实现高效钾离子存储策略。在PACP的热解过程 中会检测到一些小分子(CO2NHX H2O和H2等)以及大的自由基(CNH,和CH5)分别从吡咯 和苯胺的分解中释放出来，在PAP前驱体中的苯胺比吡咯更稳定。在500-700°C的热解温度范围 内C。H山5自由基具有很高的释率1持续的释放引起的碳空位有助于形成边缘氨掺杂(N-5和N- 6)。但当热解温度过高会使GND变大，边缘氮掺杂水平以及K*的吸附能力降低。由于这种位点 选择性热解策略，NDCs00表现出高氮掺杂水平(10.5at%)和高边缘氮掺杂比(87.6%)，这有 利于K*的界面吸附存储。开放的边缘缺陷有利于有效的K*扩散，边缘氯掺杂通过充当有效吸附钾 离子的活性位有助H可逆的储钾能力。在50mAg的电流密度下，ENDC500显示出423mAhg 高的可逆容量以及优异的倍率能力，在50、100、200、500、1000、2000和5000mAg的电流密 度下的容量分别可达到423、336、290、238、195、148和74mAhg'。ENDC500还显示出高的循 环稳定性，在0.2Ag下经过660次循环后容量保持率为93.8%。为了进一步了解ENDC500电极优 越的钾离子存储能力，使用DT计算了吸附在不同氮构型碳晶格上的钾原子相对吸附能。吸附在 N-Q结构上的吸附能为-0.26εV,随着氮掺杂剂变成边缘氮掺杂(N-5和N-6)后，吸附能得到了大大 的增加，分别为：-1.92eV(N-5)和-2.07eVN-6)。 (2)P掺杂 除了N掺杂外，还有各种其他杂原子掺杂策略。磷掺杂碳由于其较大的层间距已被用作碱金属 离子的有效存储负极材料阿。特别是商用且相对稳定的红磷(RP),因其具有超高的理论容量 (2596mAh:g)和理想的氧化还原电位(<0.6V)而在过去几年被认为是锂离子电池(LIBs)和mA·g -1的电流密度下，该活性炭的可逆比容量可以达到 209 mAh·g -1。Zhang[43]等人采用硫辅助的方 法，将四苯素的苯环转化为高纯度三维少层晶体石墨烯微球（FLGMs）。研究表明，该石墨烯微球 是理想的储钾负极材料。其在 50 mA·g -1的电流密度下可实现 285 mAh·g -1的可逆储钾比容量，并在 200 mA·g -1的电流密度下循环 1000 次没有容量衰减。 1.3 杂原子掺杂 杂原子掺杂已被证明是提高电化学性能的一种非常有效的方法，研究发现采用杂原子掺杂能够 使碳的电子结构得到有效改善，从而使反应活性以及导电性有所提高，产生丰富的缺陷，进而提升 碳材料的电化学性能[44-47]。对于掺杂的方式可以主要概括为两种：单原子掺杂和双原子掺杂。 1.3.1 单原子掺杂 （1）N 掺杂 氮是最广泛适用于掺入碳基质的杂原子，因为作为碳的相邻原子，它具有相似的物理化学性质 （例如，接近的原子半径），有利于装饰碳骨架[48]。N 可以掺杂在碳材料的不同位置，形成不同物 种的 N 物种，最常用的 N 掺杂改善所造成的缺陷类型主要有吡啶氮（N-6）、吡咯氮（N-5）和石 墨氮（N-Q），这三种以不同形式存在的碳基体中的掺杂氮原子起着不同的作用[49]。边缘氮是指 N- 5 和 N-6,其诱导缺陷是吸附 K +的活性位点，正如一些实验和计算所证实的那样，N-5 和 N-6 在电化 学性能上的作用要优于 N-Q[50-52]。Xu 等人[53]基于密度泛函理论（DFT）使用第一性原理计算对 N 掺 杂结构的钾吸附能力进行了理论研究。他们对三种掺杂氮模型（N-5、N-6、N-Q）和相应的未掺杂 的碳缺陷模型（C-5、C-6）的吸附能进行了计算，并将它们与原始碳（P-C）进行了比较。计算得 出的吸附能分别为：-2.86 eV（N-6）、-2.8 eV（C-6）、-2.63 eV（N-5）、-2.42 eV（C-5）、0.14 eV（N-Q）。结果表明 N-5 和 N-6 比 N-Q 具有显着更高的吸附能力。最近，Yu 等人[54]制备了具有 高含量 N-6 的 3D 介孔碳纳米片（N-CNC），并说明了与 N-5 相比具有更突出的 K（Na）存储能力。 缺陷结构进一步提高了金属离子的吸附能力，N-6 和 N-5 掺杂的 K（Na）吸附能力分别为：-4.36 eV（-4.76 eV）和-3.91 eV（-4.25 eV）,而 N-Q 掺杂结构具有较低的 K（Na）的吸附能力为-0.88 eV（-0.37 eV）。通过 DFT 计算表明，N-6/ N-5 的超高掺杂水平通过调节碳表面的电荷密度分布有 助于提高 K（Na）的存储性能。基于 N-CNS 电极的钾离子电池在 5 A·g-1的电流密度下经过 5000 次 循环后仍可以提供 321 mAh·g-1的可逆容量。Alshareef 等人[51]通过聚苯胺-共聚吡咯（PACP）共聚物 直接热解，提出了一种边缘氮掺杂碳（ENDC）以实现高效钾离子存储策略。在 PACP 的热解过程 中会检测到一些小分子（CO2、NH2、H2O 和 H2等）以及大的自由基（C4NH3和 C6H5）分别从吡咯 和苯胺的分解中释放出来，在 PACP 前驱体中的苯胺比吡咯更稳定。在 500-700℃的热解温度范围 内 C6H5自由基具有很高的释放率，持续的释放引起的碳空位有助于形成边缘氮掺杂（N-5 和 N- 6）。但当热解温度过高会使 GND 变大，边缘氮掺杂水平以及 K +的吸附能力降低。由于这种位点 选择性热解策略，ENDC500 表现出高氮掺杂水平（10.5 at%）和高边缘氮掺杂比（87.6 %），这有 利于 K +的界面吸附存储。开放的边缘缺陷有利于有效的 K +扩散，边缘氮掺杂通过充当有效吸附钾 离子的活性位点有助于可逆的储钾能力。在 50 mA·g-1的电流密度下，ENDC500 显示出 423 mAh·g-1 高的可逆容量以及优异的倍率能力，在 50、100、200、500、1000、2000 和 5000 mA·g-1的电流密 度下的容量分别可达到 423、336、290、238、195、148 和 74 mAh·g-1。ENDC500 还显示出高的循 环稳定性，在 0.2 A·g-1下经过 660 次循环后容量保持率为 93.8%。为了进一步了解 ENDC500 电极优 越的钾离子存储能力，使用 DFT 计算了吸附在不同氮构型碳晶格上的钾原子相对吸附能。吸附在 N-Q 结构上的吸附能为-0.26 eV,随着氮掺杂剂变成边缘氮掺杂（N-5 和 N-6）后，吸附能得到了大大 的增加，分别为：-1.92 eV（N-5）和-2.07 eV(N-6)。 （2）P 掺杂 除了 N 掺杂外，还有各种其他杂原子掺杂策略。磷掺杂碳由于其较大的层间距已被用作碱金属 离子的有效存储负极材料[55]。特别是商用且相对稳定的红磷（RP），因其具有超高的理论容量 （2596 mAh·g-1）和理想的氧化还原电位（<0.6 V）而在过去几年被认为是锂离子电池（LIBs）和 录用稿件，非最终出版稿