钠离子电池(SBs)有前途的负极材料s9。由于磷难以溶解在常规溶剂中，并且磷化合物具有化 学惰性或毒性，蒸发-冷凝是很有效的在碳材料表面形成磷掺杂的方法6o。Xu等人®通过将RP纳 米颗粒锚定在用于钾离子电池的3D碳纳米片框架上，设计并合成了一种新型纳米复合负极材料。 其在100mAg的电流密度下表现出655mAhg的高可逆容量，和在2Ag的电流密度时具有 323.7mAhg的容量保持能力。Liu等人6设计合成了一种用RP浸渍的碳纳米管骨架介孔碳 (TBMC)材料。其作为钾离子电池负极时，在0.05Ag的电流密度下可以提供500mAhg的可 逆容量以及在0.5Ag的电流密度下经过200次循环后提供244mAhg'的稳定容量。这种材料是通 过将SO2和间苯二酚-甲醛(RF)树脂涂覆到碳纳米管上同步生长，然后将树脂碳化并去除 SO2,RP通过汽化-冷凝转化方法渗入TBMC的外部多孔碳层，形成P@TBMC。在这种独特的结 构中，碳纳米管作为坚固的骨架并提供良好的电子转移途径，而中孔碳壳提供足够的孔隙来承载高 含量的RP并减缓K(Na)嵌入/脱出所导致的体积膨胀。Xiao等人6通过蒸发-冷凝的方法使P纳 米颗粒被合理的封装在商业多孔碳中，合成PC复合材料。磷纳米颗粒在K醪入脱出过程中发生 巨大体积变化，而产生的巨大内部机械应变可以通过这种柔性多孔碳纳米结构得到极大缓解，也不 会发生结构坍塌和电极断裂。该电极材料在1O0mAg'的电流密度下具氖744mAhg的初始充电 容量以及经过10000次循环后在3200mAg的电流密度下仍然具有22nhg的高可逆容量。同 时，这种PC复合材料具有出色的电化学性能、制造成本低以及工业可状展性高的优点，可以为开 发用于高性能钾离子电池的高容量和长寿命负极材料开辟一条新的途径。 (3)S掺杂 硫掺杂是另外一种杂原子掺杂策略，可以显著提高碳材料的K*存储能力s36。Dig等人I6例采用 原位硫化法制备了硫接枝中空碳球(SHCS)。首先通过水热法合成二氧化硅核的单分散RF树脂球 (SiO2@RF),与硫粉通过球磨混合后形成SiO,@R级蚀刻前在450C下碳化以获得$HCS。其 独特的结构提供了纳米级(~40m)扩散距离和C化学键合的组合，最大限度地减少循环容量衰 减和库仑效率(CE)损失。其作为钾离子电池颂极材料时展示出高可逆容量，在0.025Ag的电流 密度下，可逆容量为581mAhg'。与此同时)CS还具有优异的倍率性能，分别在1.5、3和5 Ag的电流密度下达到202、160和110mAh名的容量。在3Ag的电流密度下，从第5次到第 1000次循环后，SHCS还表现出93%的高容量保持率。这种SHCS的高容量归因于大量的S(38wM %)被化学结合到碳主体中，具有高硫参杂水平。Tian等人s以生物质竹为前驱体，硫为改性元素， 经过活化、碳化、00C硫化，【合成？掺硫竹炭(S-BC)负极材料。与未掺杂的竹炭(BS)材料相 比，合成的S-BC材料在K储容量方面表现出显著提高。增强的电化学性能主要归因于C-S-K键， 它具有比碳(KC8)更高的K储容量。在50mA:g的电流密度下经过50次循环后，提供了296.6 mAh:g的比容量。职使在200mAg的电流密度下，经过300次循环后仍可以保持203.8mAhg 的比容量。这表明BS残留的氧原子和掺杂硫可以提供更多的活性位点并提高电导率，值得关注 的是可持续竹被证明是合成钾离子电池高性能负极材料的环保前体，并且它还提供了一种通过调节 碳基负极材树红合成过程中的结构和组成来稳定碳基负极材料的策略。X©等人©通过简单的模板 化方法制备出∠和掺硫多孔硬碳(S-HC)用于钾离子电池负极材料。S-HC表现出良好的电化学性 能、循环稳定性和高倍率能力。在1Ag的电流密度下经过300次循环后表现出191mAhg的容 量，以及5Ag时还具有100mAhg的容量。 上述我们从氮、磷和硫的单一掺杂对碳材料的影响进行了描述。其中，氮掺杂碳是最常见的掺 杂策略，可是磷原子的掺杂相对难以实现，因为缺乏合适的磷前驱体，值得注意的是，在高温环境 下红磷极易转化为白磷，具有可燃性和剧毒性。相比之下，硫糁杂相对容易实现，但也存在尾气剧 毒的问题。接下来，我们将对双原子掺杂碳材料作为钾离子电池负极进行重点介绍。 1.3.2双原子掺杂： 由于两种不同杂原子之间的协同效应，双原子掺杂在碳骨架中是一种实现高性能碱金属离子电 池的有效策略67-6。在现有的双原子掺杂中，NVO69-而、N/S2-以及N/P-双原子共掺杂为主要的钠离子电池（SIBs）有前途的负极材料[56-59]。由于磷难以溶解在常规溶剂中，并且磷化合物具有化 学惰性或毒性，蒸发-冷凝是很有效的在碳材料表面形成磷掺杂的方法[60]。Xu 等人[60]通过将 RP 纳 米颗粒锚定在用于钾离子电池的 3D 碳纳米片框架上，设计并合成了一种新型纳米复合负极材料。 其在 100 mA·g-1的电流密度下表现出 655 mAh·g-1的高可逆容量，和在 2 A·g-1的电流密度时具有 323.7 mAh·g-1 的容量保持能力。Liu 等人[61]设计合成了一种用 RP 浸渍的碳纳米管骨架介孔碳 （TBMC）材料。其作为钾离子电池负极时，在 0.05 A·g-1的电流密度下可以提供 500 mAh·g-1的可 逆容量以及在 0.5 A·g-1的电流密度下经过 200 次循环后提供 244 mAh·g-1的稳定容量。这种材料是通 过将 SiO2 和间苯二酚-甲醛（RF）树脂涂覆到碳纳米管上同步生长，然后将树脂碳化并去除 SiO2，RP 通过汽化-冷凝-转化方法渗入 TBMC 的外部多孔碳层，形成 P@TBMC。在这种独特的结 构中，碳纳米管作为坚固的骨架并提供良好的电子转移途径，而中孔碳壳提供足够的孔隙来承载高 含量的 RP 并减缓 K +（Na+）嵌入/脱出所导致的体积膨胀。Xiao 等人[62]通过蒸发-冷凝的方法使 P 纳 米颗粒被合理的封装在商业多孔碳中，合成 P/C 复合材料。磷纳米颗粒在 K +嵌入/脱出过程中发生 巨大体积变化，而产生的巨大内部机械应变可以通过这种柔性多孔碳纳米结构得到极大缓解，也不 会发生结构坍塌和电极断裂。该电极材料在 100 mA·g-1的电流密度下具有 744 mAh·g-1的初始充电 容量以及经过 10000 次循环后在 3200 mA·g-1的电流密度下仍然具有 212 mAh·g-1的高可逆容量。同 时，这种 P/C 复合材料具有出色的电化学性能、制造成本低以及工业可扩展性高的优点，可以为开 发用于高性能钾离子电池的高容量和长寿命负极材料开辟一条新的途径。 （3）S 掺杂 硫掺杂是另外一种杂原子掺杂策略，可以显著提高碳材料的 K +存储能力[63-64]。Ding 等人[64]采用 原位硫化法制备了硫接枝中空碳球（SHCS）。首先通过水热法合成二氧化硅核的单分散 RF 树脂球 （SiO2@RF），与硫粉通过球磨混合后形成 SiO2@RF@S，蚀刻前在 450℃下碳化以获得 SHCS。其 独特的结构提供了纳米级（~40 nm）扩散距离和 C-S 化学键合的组合，最大限度地减少循环容量衰 减和库仑效率（CE）损失。其作为钾离子电池负极材料时展示出高可逆容量，在 0.025 A·g-1的电流 密度下，可逆容量为 581 mAh·g-1。与此同时，SHCS 还具有优异的倍率性能，分别在 1.5、3 和 5 A·g-1的电流密度下达到 202、160 和 110 mAh·g-1的容量。在 3 A·g-1的电流密度下，从第 5 次到第 1000 次循环后，SHCS 还表现出 93%的高容量保持率。这种 SHCS 的高容量归因于大量的 S（38wt %）被化学结合到碳主体中，具有高硫掺杂水平。Tian 等人[65]以生物质竹为前驱体，硫为改性元素， 经过活化、碳化、700℃硫化，合成了掺硫竹炭（S-BC）负极材料。与未掺杂的竹炭（BS）材料相 比，合成的 S-BC 材料在 K +存储容量方面表现出显著提高。增强的电化学性能主要归因于 C-S-K 键， 它具有比碳（KC8）更高的 K +存储容量。在 50 mA·g-1的电流密度下经过 50 次循环后，提供了 296.6 mAh·g-1的比容量。即使在 200 mA·g-1的电流密度下，经过 300 次循环后仍可以保持 203.8 mAh·g-1 的比容量。这表明 BS 中残留的氧原子和掺杂硫可以提供更多的活性位点并提高电导率，值得关注 的是可持续竹被证明是合成钾离子电池高性能负极材料的环保前体，并且它还提供了一种通过调节 碳基负极材料在合成过程中的结构和组成来稳定碳基负极材料的策略。Xie 等人[66]通过简单的模板 化方法制备出一种掺硫多孔硬碳（S-HC）用于钾离子电池负极材料。S-HC 表现出良好的电化学性 能、循环稳定性和高倍率能力。在 1 A·g-1的电流密度下经过 300 次循环后表现出 191 mAh·g-1的容 量，以及 5 A·g-1时还具有 100 mAh·g-1的容量。 上述我们从氮、磷和硫的单一掺杂对碳材料的影响进行了描述。其中，氮掺杂碳是最常见的掺 杂策略，可是磷原子的掺杂相对难以实现，因为缺乏合适的磷前驱体，值得注意的是，在高温环境 下红磷极易转化为白磷，具有可燃性和剧毒性。相比之下，硫掺杂相对容易实现，但也存在尾气剧 毒的问题。接下来，我们将对双原子掺杂碳材料作为钾离子电池负极进行重点介绍。 1.3.2 双原子掺杂： 由于两种不同杂原子之间的协同效应，双原子掺杂在碳骨架中是一种实现高性能碱金属离子电 池的有效策略[67-68]。在现有的双原子掺杂中，N/O[69-71]、N/S[72-74]以及 N/P[75-76]双原子共掺杂为主要的 录用稿件，非最终出版稿