成果简介
硫化钼因其独特的层状结构和较高的理论容量，已被广泛研究用作锂/钽存储的前瞻性阳极材料。然而，巨大的体积变化和较差的导电性限制了硫化钼的发展。合理设计异质界面对提高电极材料的结构稳定性和导电性具有重要意义。本文，南京航空航天大学王婧 副教授、朱孔军 教授等在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊发表名为“Interfacial Engineering of MoS2/V2O3@C-rGO Composites with Pseudocapacitance-Enhanced Li/Na-Ion Storage Kinetics”的论文，研究在水热法工艺中采用高温混合法合成了 MoS++2/V2O3@碳-石墨烯（MoS2/V2O3@C-rGO）的混合结构。MoS2/V2O3@C-rGO复合材料由于在MoS2和V2O3成分之间构建了界面，并引入了碳材料，因此表现出卓越的锂/钽存储性能，在锂离子电池中，600次循环后，1Ag-1的可逆容量为 564mAh g-1；在钠离子电池中，450次循环后，1Ag-1 的可逆容量为 376.3 mAh g-1。理论计算证实，在MoS2和V2O3成分之间构建界面可加快反应动力学，并增强硫化钼的电荷离子传输。研究结果表明，界面工程可能是获得高性能锂/镍储能电极材料的有效指导。
图文导读
图1. MoS2/V2O3@C-rGO 复合材料的制备示意图
图1. VMCG-1 复合材料的形态和结构特征：（a、b）SEM图像；（c、d）TEM 图像；（e）HRTEM图像；（f）SAED图像；（g）Mo、V、S、O 和 C 的EDS图谱。
图2：（a）VM-1、VMC-1、VMCG-1 和 VMCG-2 复合材料的 XRD 图；（b）VM-1、VMC-1 和 VMCG-1 复合材料的拉曼光谱；以及（c）VM-1 和 VMCG-1 复合材料的 N2 吸附/脱附等温线。VMCG-1 复合物的高分辨率 XPS 光谱：(d) Mo 3d、(e) V 2p 和 (f) S 2p。
图3. LIB 的电化学特性
图4. SIB的电化学特性
图5. (a) VM-1 和 VMCG-1 复合材料在初始循环过程中 Na 的扩散系数；(b) VMCG-1 复合材料的 GITT 曲线和 (c) GITT 曲线的单步；(d) VMCG-1 复合材料在不同扫描速率下的 CV 曲线；(e) VMCG-1 复合材料氧化还原峰时的 log i vs log v；(f) VMCG-1 复合材料在 5 mV s+-1 时的伪电容贡献；赝电容贡献。
图6. MoS2/V2O3复合材料反应动力学的理论分析
小结
采用 HTMM 水热法合成了 MoS2/V2O3@C-rGO混合结构。得益于 MoS2和V2O3成分界面的构建以及碳材料的引入，MoS2/V2O3@C-rGO复合材料增强了对 Na/Li 的吸附能力，加速了反应动力学，提高了结构稳定性，在LIB和SIB中表现出优异的循环稳定性和速率性能。VMCG-1 复合材料显示出卓越的锂存储容量（600次循环后，1Ag-1 时为564mAh g+-1）和良好的速率性能（5Ag-1时为410.9mAh g-1）。此外，它还具有出色的可逆容量（450次循环后，1Ag-1 时为376.3mAh g-1）和卓越的 SIB 速率性能（5Ag-1时为 277.5mAh g-1）。这项工作可能会启发人们用简单的方法构建异质界面，从而获得高性能的储能应用电极材料。
文献：https://doi.org/10.1021/acsami.3c12385
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