博士生梁仕川在Advanced Energy Materials发表论文

【研究背景】

MoS₂由于具有较高的理论容量（670 mAh g^-1）而在钠离子电池/电容器负极材料中受到了广泛关注。然而由于MoS₂存在本征导电性差、层间离子迁移速率缓慢、结构稳定性不佳的问题，导致其高容量特性难以有效发挥，严重制约了在高功率长寿命器件中的应用。为解决这一问题，大量研究工作致力于将MoS₂与炭材料复合以提高其整体导电性。然而由于含氧官能团的存在，炭材料表面往往带负电，与MoS₂前驱体（钼酸根离子）产生强烈的静电斥力，造成MoS₂与导电炭之间难以形成有效连结，因此复合材料的容量和倍率性能仍不能满足未来发展需求。

【文章简介】

近日，课题组博士生在Advanced Energy Materials期刊（SCI一区，IF =29.074）发表题为“Approaching the Theoretical Sodium Storage Capacity and Ultrahigh Rate of Layer-Expanded MoS2 by Interfacial Engineering on N-Doped Graphene

”的研究文章。作者通过聚苯胺修饰获得了带正电荷的聚苯胺/石墨烯复合物，使Mo₇O₂₄^6-通过静电吸引和配位作用有效锚定于材料表面。以此作为形核种子，通过水热生长-热处理将扩层MoS₂纳米花根植于氮掺杂石墨烯“土地”上，实现了相间强Mo-N共价结合。MoS₂与石墨烯间的强界面作用显著促进了界面电荷传输，而其扩层结构促进了钠离子在层间快速迁移。因此，所制备的E-MoS₂/NG（MoS₂质量比为90 wt.%）表现出了超高的比容量（620 mAh g^-1 at 0.1 A g^-1）和优异的倍率性能（201 mAh g^-1 at 50 A g^-1），优于目前所报道的绝大多数MoS₂/C复合材料。值得注意的是，复合材料中的MoS2几乎贡献了其理论容量。因此，所组装的钠离子电容器表现出优异的能量密度和功率密度（82 Wh kg^-1 at 14421 W kg^-1）。总之，该界面工程设计为高性能复合材料的设计合成提供了新的思路。

【文章链接】

Approaching the Theoretical Sodium Storage Capacity and Ultrahigh Rate of Layer-Expanded MoS2 by Interfacial Engineering on N-Doped Graphene

Shichuan Liang, Su Zhang, Zheng Liu, Jing Feng, Zimu Jiang, Mengjiao Shi, Lan Chen, Tong Wei, Zhuangjun Fan

Advanced Energy Materials

DOI: 10.1002/aenm.202002600