合肥研究院製備出高性能紗球狀MoS2電極材料

2021-01-12 瀟湘晨報

近日，中國科學院合肥物質科學研究院固體物理研究所功能材料與器件研究部研究員趙邦傳課題組，在MoS2鋰/鈉離子電池電極材料性能調控研究方面取得新進展，科研人員對材料的形貌進行優化設計，製備出一種高性能的紗球狀MoS2電極材料，相關研究成果以Yarn ball-like MoS2nanospheres coated by nitrogen-doped carbon for enhanced lithium and sodium storage performance為題，發表在Journal of Power Sources上。

目前，商用鋰離子電池負極材料石墨和鈦酸鋰都存在理論比容量低、倍率性能差等缺點，無法滿足人們對高能量/功率密度鋰離子電池器件的需求，石墨電極在使用時存在由於放電電壓過低導致的安全性問題。此外，用作鈉離子電池負極材料時，石墨電極很難與Na+形成穩定的化合物，比容量低。因此，尋找既能作為鋰離子電池負極又能用作鈉離子電池負極的材料，具有重要意義。過渡金屬二硫族化合物大多具有二維類石墨烯層狀結構和較大的層間距，有利於Li+和Na+離子在其中的傳輸。以MoS2為例，其層間距為6.15埃，當作為鋰電或鈉電負極時，其理論比容量高達670 mAh g-1，在鋰電和鈉電領域都具有較大的應用潛力。然而，由於其導電性差且離子嵌入/脫出時體積變化較為嚴重，影響其電化學性能，限制其實際應用。

為此，科研人員採用過程簡單、成本低廉、環境友好的聚乙烯吡咯烷酮（PVP）輔助水熱法，製備出一種氮摻雜碳包覆的紗球狀MoS2納米結構複合材料MoS2-PVP@NC，該材料用作鈉離子電池負極時，表現出優異的性能，在1 A g-1的電流密度下經過200次循環後的比容量為410.2 mAh g-1，在10 A g-1大電流密度下比容量為352.1 mAh g-1。此外，MoS2-PVP@NC也顯示出優異的鋰電性能，在1 A g-1電流密度下經過300次循環後其比容量高達607.1 mAh g-1，在10 A g-1大電流密度下的比容量仍能保持在356.0 mAh g-1。研究發現，材料的優異性能主要來源於其紗球狀結構和氮摻雜碳包覆層間的協同作用，紗球狀納米結構可增強材料的結構穩定性，而氮摻雜碳包覆層可進一步改善材料的結構穩定性和導電性，因而MoS2-PVP@NC複合材料能夠表現出優異的鋰/鈉存儲性能。

研究工作受到國家重點研發計劃項目和國家自然科學基金委大科學裝置聯合基金項目的支持。

論文連結

圖1.MoS2-PVP@NC複合材料的合成示意圖

圖2.MoS2-PVP@NC複合材料的鋰電性能

圖3.MoS2-PVP@NC複合材料的鈉電性能

【來源：合肥物質科學研究院】

聲明：轉載此文是出於傳遞更多信息之目的。若有來源標註錯誤或侵犯了您的合法權益，請作者持權屬證明與本網聯繫，我們將及時更正、刪除，謝謝。 郵箱地址：newmedia@xxcb.cn

相關焦點

  • 我國科學家研製出高性能紗球狀MoS2電極材料
    近日，中國科學院合肥物質科學研究院固體物理研究所功能材料與器件研究部研究員趙邦傳課題組，在MoS2鋰/鈉離子電池電極材料性能調控研究方面取得新進展，科研人員對材料的形貌進行優化設計，製備出一種高性能的紗球狀MoS2電極材料，相關研究成果以Yarn ball-like MoS2 nanospheres coated by nitrogen-doped carbon for enhanced lithium and
  • 科研新發現：小龍蝦殼助力製備高性能電極材料
    小龍蝦殼輔助重質生物油製備高性能超級電容器電極材料示意圖。中國科大供圖中新網合肥12月7日電 (記者吳蘭)記者7日從中國科學技術大學獲悉，該校科研團隊採用新方法，將廚餘垃圾中的小龍蝦殼等合成製備成一種高性能電極材料。這一研究成果日前發表在國際知名期刊《碳》(Carbon)上。
  • 製備出高性能錳基鋰離子電池電極材料
    近日，合肥工業大學教授張衛新課題組與香港科技大學教授楊世和等合作，成功製備出一系列具有均勻形貌的一維微納結構電極材料，展現出優異的電化學性能，實現了鋰離子電池性能的突破。相關研究成果近日發表在化學領域國際刊物《德國應用化學》上。
  • 科研新發現：小龍蝦殼助力製備高性能電極材料
    超級電容器電極材料示意圖。中國科大供圖中新網合肥12月7日電 （記者 吳蘭）記者7日從中國科學技術大學獲悉，該校科研團隊採用新方法，將廚餘垃圾中的小龍蝦殼等合成製備成一種高性能電極材料。中國科學技術大學工程科學學院熱科學和能源工程系朱錫鋒教授研究團隊提出「廢棄生物質製備高性能超級電容器電極材料」的新方法，採用農林廢棄物熱解獲得的重質生物油和廚餘垃圾中的小龍蝦殼，通過簡單的合成即可製備高性能超級電容器的電極材料。
  • 合肥研究院等研製出硫摻雜石墨烯基柔性全固態超級電容器
    ，在高性能雜原子摻雜石墨烯基納米結構的規模化製備及其在柔性全固態超級電容器應用方面取得新進展。要想實現這一目的，關鍵在於設計開發出兼具優異儲能和機械性質的電極材料。雜原子摻雜石墨烯以及2D層狀金屬硫化物(LMCs)納米結構的出現，為高性能電極材料的設計帶來了新的契機，但其儲能性能(能量密度、循環穩定性等)尚需進一步提高。能否將上述兩類材料有效「聯姻」或耦合，從而發展出高性能的電極材料，至今仍是材料科學和化學領域極具挑戰性的課題。
  • 石墨烯電極用於高性能超級電容器
    近日，合肥物質科學研究院固體物理研究所Wang Zhenyang教授領導的研究小組報導了一種製備具有超高儲能密度的高性能超級電容器的新方法。構建具有超厚和豐富離子傳輸路徑的三維石墨烯框架，對石墨烯超級電容器的實際應用具有重要意義。然而，在較厚的電極中，由於離子向電極材料表面輸送不足，電子傳輸性能較差，整體儲能能力受到限制。
  • 我國學者用小龍蝦殼等為原料製成高性能電極材料
    新華社合肥12月19日電（記者徐海濤） 記者從中國科學技術大學獲悉，該校朱錫鋒教授團隊近期提出一種新方法，採用農林廢棄物熱解獲得的重質生物油和廚餘垃圾中的小龍蝦殼，通過簡單的合成即可製備成高性能超級電容器的電極材料。
  • 專家用它製備高性能電極材料
    來源：新華社新華社訊 (記者徐海濤)記者從中國科學技術大學獲悉，該校朱錫鋒教授團隊近期提出一種新方法，採用農林廢棄物熱解獲得的重質生物油和廚餘垃圾中的小龍蝦殼，通過簡單的合成即可製備成高性能超級電容器的電極材料。
  • 小龍蝦殼能幹啥專家用它製備高性能電極材料
    新華社訊 (記者徐海濤)記者從中國科學技術大學獲悉，該校朱錫鋒教授團隊近期提出一種新方法，採用農林廢棄物熱解獲得的重質生物油和廚餘垃圾中的小龍蝦殼，通過簡單的合成即可製備成高性能超級電容器的電極材料。據了解，中科大研究團隊採用生物模板—鹼活化的方法，以小龍蝦殼為輔助材料，從重質生物油中成功合成具有超高比表面積、高孔容和適宜氧原子含量的分層多孔碳。同時，他們還研究了活化溫度對分層多孔碳雜原子含量的影響，對獲得高性能超級電容器電極材料的工藝條件進行了優化。
  • 小龍蝦殼能幹啥 專家用它製備高性能電極材料
    新華社訊 （記者徐海濤）記者從中國科學技術大學獲悉，該校朱錫鋒教授團隊近期提出一種新方法，採用農林廢棄物熱解獲得的重質生物油和廚餘垃圾中的小龍蝦殼，通過簡單的合成即可製備成高性能超級電容器的電極材料。據了解，中科大研究團隊採用生物模板—鹼活化的方法，以小龍蝦殼為輔助材料，從重質生物油中成功合成具有超高比表面積、高孔容和適宜氧原子含量的分層多孔碳。同時，他們還研究了活化溫度對分層多孔碳雜原子含量的影響，對獲得高性能超級電容器電極材料的工藝條件進行了優化。
  • 小龍蝦「硬核外衣」有大用途,可用來製備高性能電極材料
    小龍蝦殼中提取出的甲殼素和殼聚糖，能夠廣泛用於化工領域。如甲殼素及其衍生物可用於食品、化工、醫藥、農業、紡織等領域，殼聚糖可用在化妝品、絮凝劑、飼料、吸附劑等產品的製備上。除此之外，不久前有研究人員發現，小龍蝦殼還可用於電極材料的製備。
  • 合肥研究院製備出非金屬基癌症診療試劑
    近期，中國科學院合肥物質科學研究院強磁場科學中心研究員王輝、林文楚等在非金屬癌症診療一體化試劑研究中取得新進展，通過一步溶劑熱法原位製備出多功能二元複合物癌症診療劑——石墨烯氮化碳量子點嵌入的碳納米片（graphitic carbon nitride quantum dots embedded in carbon nanosheets
  • 固體所在MoS2鋰離子電池電極材料研究方面取得進展
    【能源人都在看，點擊右上角加'關注'】近期，中國科學院合肥物質科學研究院固體物理研究所功能材料研究室研究員趙邦傳課題組在MoS2鋰離子電池（LIBs）電極材料研究方面取得系列進展，相關研究結果分別發表在ChemElectroChem，Nanoscale，Small 上。
  • 小龍蝦殼等原料製成高性能電極材料
    記者從中國科學技術大學獲悉，該校朱錫鋒教授團隊近期提出一種新方法，採用農林廢棄物熱解獲得的重質生物油和廚餘垃圾中的小龍蝦殼，通過簡單的合成即可製備成高性能超級電容器的電極材料。據了解，中科大研究團隊採用生物模板—鹼活化的方法，以小龍蝦殼為輔助材料，從重質生物油中成功合成具有超高比表面積、高孔容和適宜氧原子含量的分層多孔碳。同時，他們還研究了活化溫度對分層多孔碳雜原子含量的影響，對獲得高性能超級電容器電極材料的工藝條件進行了優化。
  • 合肥物質研究院製備出一種穩定性高、可高效去除水中重金屬的材料
    近期，中科院合肥研究院固體所納米材料與器件技術研究部環境與能源納米材料中心團隊採用兩步溶劑熱合成法，製備了一種極高穩定性的1T相MoS2材料（1T-MoS2），其1T相在空氣中可以穩定長達一年時間，在水環境中也能維持穩定的寬間距結構，保證了離子快速傳輸，展現出高效的Cr(VI)
  • 小龍蝦殼輔助重質生物油製備電極材料
    原標題：小龍蝦殼輔助重質生物油製備電極材料中安在線 中安新聞客戶端訊記者12月5日從中國科技大學獲悉，中國科學技術大學工程科學學院熱科學和能源工程系朱錫鋒教授研究團隊提出「廢棄生物質製備高性能超級電容器電極材料」的新方法，採用農林廢棄物熱解獲得的重質生物油和廚餘垃圾中的小龍蝦殼，通過簡單的合成即可製備高性能超級電容器的電極材料。
  • 中科院合肥研究院團隊|WO3/C電極對鈾(VI)贗容性去離子的研究
    近年來，只有幾類碳基材料被研究作為CDI電極去除鈾，如活性炭、碳纖維和石墨烯。然而碳基材料的選擇性差、吸附能力有待加強，距離實際運用還有一段距離。基於贗電容機理，過渡金屬氧化物成為CDI技術中具有研究價值的電極材料。
  • 合肥研究院高性能紫外光探測器研究取得進展
    合肥研究院高性能紫外光探測器研究取得進展 2017-09-07 合肥物質科學研究院 【字體： 小】 語音播報 　　近期，中國科學院合肥物質科學研究院固體物理研究所研究員李廣海課題組在高性能紫外光探測薄膜器件研究方面取得進展
  • 我國科學家實現小龍蝦殼輔助重質生物油製備電極材料
    中國科學技術大學工程科學學院熱科學和能源工程系朱錫鋒教授研究團隊提出「廢棄生物質製備高性能超級電容器電極材料」的新方法，>採用農林廢棄物熱解獲得的重質生物油（HB）和廚餘垃圾中的小龍蝦殼，通過簡單的合成即可製備高性能超級電容器的電極材料。