MoS2@Mxene复合电极的制备及储钠性能研究文献综述

 2021-12-25 03:12

全文总字数:9739字

文献综述

1.1国内外研究现状、发展动态环境和能源问题是当今世界上面临的两大主题,随着化石能源的日趋消耗及其所引起的环境污染问题,清洁能源的开发受到人们越来越多的关注,但是,风能,太阳能等清洁能源受时间和地域的限制无法持续稳定的功能,因此,开发高性能的储能技术成为今后的研究方向之一[1-6]。

在各种能量存储移动设备中,锂电池依旧发挥着重要作用,然而地壳中锂元素的含量为0.0065%,钠元素为2.6%,稀缺的资源限制了它的进一步发展,使得钠离子电池得到了更多的关注。

二硫化钼(MoS2)作为一种过度金属硫化物因其较高的电化学活性,独特的二维层状结构,较高的理论比容量(670 mAh g -1)[9]以及相对丰富的地壳储量被认为是一种理想的储能材料,从而得到人们的广泛研究[17-22]。

但是,MoS2的高倍率能力仍然受到体积膨胀,低电子电导率,Li /Na 扩散速度缓慢,层状结构分解以及可溶性反应中间体等因素的限制[23]。

为了解决这些问题,通用的改性手段通常是合成不同形貌的MoS2纳米材料[24],也可以通过与不同基质材料复合,制备不同的MoS2纳米复合材料进一步优化材料的性能。

过渡金属碳化物和氮化物(Mxenes)是一种二维(2D)无机化合物家族,由几层原子层的过渡金属碳化物、氮化物或碳化物组成。

Mxene化学通式为 Mn+1XnTx,其中M为过渡金属,X为碳、氮或碳氮,n=1、2、3,T 代表表面基团,如 O,OH,或F等[8]。

Mxene具有良好的力学性能(如Ti3C2(OH)2的弹性模量大约为300GPa),具有优异的导电性(3 000~5 000 S/cm), 同时由于其表面含有亲水性基团(氧原子、羟基 ),还具有良好的亲水性等。

因其具有高比表面积、优秀导电性、良好的亲水性能及丰富的表面化学基团,Mxene被广泛应用在打印电化学储能、催化、透明电子器件、传感器、复合材料增强、EMI屏蔽材料、重金属和染料的吸附等领域中,其中储能应用包括可充电锂离子电池和钠离子电池中的电极、锂硫电池和超级电容器[17]。

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