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武利民/陳敏Small：花狀MoS2?x納米片協(xié)同具有高效電催化位點(diǎn)的空心碳球?qū)崿F(xiàn)先進(jìn)鈉硫電池

室溫鈉硫（RT-Na/S）電池是最有前景的低成本儲能技術(shù)之一。然而，RT-Na/S電池的應(yīng)用目前受到嚴(yán)重的穿梭效應(yīng)和體積膨脹的阻礙，這限制了能量密度和循環(huán)穩(wěn)定性。

復(fù)旦大學(xué)武利民、陳敏等人首先通過第一性原理計(jì)算發(fā)現(xiàn)，在MoS₂中引入硫空位可以有效提高多硫化物的吸附和催化能力以及離子和電子的電導(dǎo)率。然后，通過“瓶裝船”策略，進(jìn)一步設(shè)計(jì)和合成了獨(dú)特的MoS_2-x/C復(fù)合球體，其中花狀少層和層間擴(kuò)大的MoS_2-x納米片空間受限于中空碳納米球中。

碳?xì)そY(jié)構(gòu)用作S物種的密閉容器，同時(shí)作為導(dǎo)電基底以增強(qiáng)Na⁺/電子轉(zhuǎn)移。剩余空間可以緩解充放電過程中S的體積膨脹。此外，具有極性特征的花狀MoS_2-x納米片對S物種有很強(qiáng)的吸附作用，可以控制多硫化物的溶解。

重要的是，硫空位和MoS₂極性表面能夠提高NaPS的吸附能，從而對多硫化物氧化產(chǎn)生強(qiáng)大的催化活性。

圖1 制備及表征

因此，F(xiàn)L-MoS_2-x@HC/S復(fù)合材料顯示出優(yōu)異的初始放電容量（0.1 A g^-1時(shí)為 1257.3 mAh g^-1）和高度穩(wěn)定的循環(huán)耐久性（0.1 A g^-1下循環(huán)100圈后容量保持率為85.2%）以及顯著的倍率性能（2 A g^-1時(shí)為415.7 mAh g^-1）。

因此，這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)策略可以推動(dòng)合成其他功能性2D過渡金屬硫化物-碳基復(fù)合材料，用于RT-Na/S電池。

圖2 電化學(xué)性能

Flower-Like Interlayer-Expanded MoS_2?x Nanosheets Confined in Hollow Carbon Spheres with High-Efficiency Electrocatalysis Sites for Advanced Sodium–Sulfur Battery. Small 2021. DOI: 10.1002/smll.202101879

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