辐照交联制备低分子量聚丙烯腈纤维锂硫电池正极材料及其储硫机理 高等学校化学学报    2022, 43 (3): 20210632-.   DOI:10.7503/cjcu20210632

Fig.7 FTIR(A) and Raman(B) spectra of SPAN with different cross?linking degrees

正文中引用本图/表的段落

图7（A）和（B）分别为不同交联度下SPAN的FTIR光谱和Raman光谱. 在图7（A）中， 1493和1228 cm-1处的特征峰分别对应C=C和C=N的对称伸缩振动， 790 cm-1处的特征峰对应六元芳香环的振动. 这3处峰的强度均随着交联度的提高而增强， 表明反应过程中分子环化的加剧. 511 cm-1处的弱峰及927 cm-1处的峰对应不同位置极性较弱的S—S键， 664 cm-1处出现的微弱信号峰归属于C—S键的伸缩振动. 对比发现交联度增加后C—S键的特征峰明显减弱， 说明交联对形成C—S键起到了阻碍作用. Raman光谱对于S—S和C—S的信号捕捉相对较强［图7（B）］， 467 cm-1处的信号峰归属于SPAN中的C—S键， 178和376 cm-1处的信号峰分别对应C—S的拉伸和变形振动［29］. 交联度增大使得C—S键信号峰明显减弱， 说明交联的确抢占了硫的反应位置， 影响了碳链与硫的化学结合， 导致C—S键数量减少. 924 cm-1处对应SPAN中的S—S键， 也因硫接入位点的减少降低了S—S键总量， 特征峰呈减弱趋势. 1343 cm-1处的D带和1522 cm-1处的G带的强度比值I_D/I_G可以反映碳材料的结构缺陷， 比值越大表明材料的结构缺陷越多. 通过计算可知， 未辐照的SPAN试样的I_D/I_G值为1.52. 随着交联度增加， PAN-IR200的I_D/I_G值减小到1.46. 其中， 交联度最高的PAN-IR300的I_D/I_G值最小， 为1.44， 说明交联结构使PAN的环化反应更完全， 得到的SPAN结构成环度更高， 形成了规整度更高、 缺陷更少的材料， 有利于电子的传导.

本文的其它图/表

• Fig.1  SEM image of the profiled PAN fiberInset: cross?sectional image.
• Fig.2  Morphology(A) and gel fraction diagram(B) Irradiation under different irradiation doses
• Fig.3  Polarizing optical microscopy images of profiled PAN fibers at different temperatures and under different irradiation dosesIrradiation dose/kGy: (A₁—A₅) 0; (B₁—B₄) 200; (C₁—C₄) 250; (D₁—D₄) 300; (E₁—E₄) 350.Temperature/℃: (A₁—E₁) r.t.; (A₂—E₂) 220; (A₃—E₃) 250; (A₄—E₄) 270; (A₅) 290.
• Table 1  Elemental analysis of profiled PAN fibers with different cross-linking degrees
• Fig.4  FTIR(A) and ¹³C NMR(B) spectra of PAN fibers with different cross?linking degreesa. PAN； b. PAN?IR200； c. PAN?IR300.
• Scheme 1  Possible reaction sites and structures during PAN cross?linking
• Table 2  Elemental analysis of SPAN with different cross-linking degrees
• Fig.5  SEM images(A₁—C₁) and corresponding elemental mappings(A₂—A₄, B₂—B₄, C₂—C₄) of SPAN with different cross?linking degrees
• Fig.6  XRD patterns of SPAN with different cross?linking degrees
• Fig.8  S_2p (A—C) and N_1s (D—F) XPS spectra of SPAN with different cross?linking degrees(A, D) SPAN?IR300; (B, E) SPAN?IR200; (C, F) SPAN.
• Scheme 2  Structure diagram of cross?linking and vulcanization reaction
• Fig.9  Cycling performance(A) and electrochemical impedance spectra(B) of SPAN electrodes with different cross?linking degrees
• Fig.10  Rate performance curves(A) and charge?discharge curves in the second cycle(B) of the SPAN cathode with different cross?linking degrees
• Fig.11  CV curves of the SPAN cathode with different cross?linking degrees(A) SPAN; (B) SPAN?IR200; (C) SPAN?IR300.