SEF：空心殼結(jié)構(gòu)多孔CoSe2/MXene用于高效儲鋰
隨著人們對可穿戴電子器件以及電動車持續(xù)增長的需求，下一代，高能量與高功率的可充電鋰離子電池鋰離子電池（LIBs）引起了廣泛的關(guān)注。然而，商業(yè)化的石墨烯，這種目前成熟的負(fù)極材料之一的理論容量相對較低（372 mAh g-1），距離滿足商業(yè)化高能量鋰離子電池的要求還很遠(yuǎn)。在這方面，目前科研的重點(diǎn)集中于研發(fā)具有高性能，環(huán)境友好性以及低成本的先進(jìn)負(fù)極材料，打破石墨烯碳進(jìn)一步發(fā)展的障礙。
在眾多的電極材料體系中，過渡金屬硫?qū)倩衔铮═MC）因其基于轉(zhuǎn)化反應(yīng)機(jī)理的相對較大的儲鋰容量而得到了持續(xù)的關(guān)注。尤其是二硒化鈷（CoSe2）具有很多的優(yōu)越性，除高比容量外，還有其內(nèi)在的增強(qiáng)的安全性，以及廣泛的實(shí)用性等等。然而，與其他TMCs一樣，CoSe2也遭受著在充放電過程中的巨大體積變化，進(jìn)而導(dǎo)致了快速的容量衰減與較低的電子導(dǎo)電性，進(jìn)而造成了較差的倍率性能。因此，合理設(shè)計(jì)復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)可以提升TMCs的電化學(xué)性能。MXenes，作為一種新興的2D過渡金屬碳化物和氮化物，在超級電容器，鋰（鈉）離子電池，鋰硫電池與催化等應(yīng)用中吸引了廣泛的注意力，這是因?yàn)槠渚哂薪艹龅碾娮訉?dǎo)電性，可控的層間距，超親水性以及良好的機(jī)械柔性等優(yōu)勢。
最近，華東理工大學(xué)Xiaoyun Liu教授與復(fù)旦大學(xué)Xuebin Yu教授課題組在國際高水平學(xué)術(shù)期刊 Sustainable Energy Fuels上發(fā)表題目為：Hollow-shellstructured porous CoSe2 microspheres encapsulated by MXene nanosheets for advanced lithium storage的研究論文，設(shè)計(jì)了一種新型的空心殼結(jié)構(gòu)的多孔CoSe2微球，通過對Co-MOFs的硒化與簡易的靜電自組裝技術(shù)而制備，具有優(yōu)異的電化學(xué)性能，第一作者為洪林。
圖1.CoSe2@MXene復(fù)合物的合成制備過程。
圖2. CoSe2@MXene的FESEM, TEM,HRTEM與mapping表征。
圖3. CoSe2空心球，Ti3C2 MXene與CoSe2@MXene復(fù)合物的XRD圖譜；CoSe2@MXene的比表面積與孔徑分布；CoSe2@MXene各元素的XPS。
圖4. CoSe2@MXene的電化學(xué)性能測試。
圖5. CoSe2@MXene復(fù)合物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析。
本文所制備的復(fù)合CoSe2@MXene穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，通過簡易的靜電自組裝方法，由內(nèi)部的空心CoSe2微球與外部MXene片包覆而組成。CoSe2@MXene復(fù)合物可以結(jié)合高容量的CoSe2空心球與高導(dǎo)電性的MXene片。空心結(jié)構(gòu)的CoSe2可以在鋰化/去鋰化循環(huán)中限制體積膨脹，MXene納米片可以加強(qiáng)復(fù)合結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性并加速離子/電子的傳輸動力學(xué)。因此，CoSe2@MXene在200 mA g-1的電流密度下具有的可逆容量高達(dá)1051 mAh g-1，當(dāng)電流密度擴(kuò)大到5 A g-1時(shí)可逆容量可保持在465 mAh g-1。在1000次循環(huán)后，在1 A g-1的電流密度下可以具有穩(wěn)定的1279 mAh g-1的容量。這種空心結(jié)構(gòu)上包覆MXene的策略為新材料的設(shè)計(jì)提供了新思路。
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DOI:10.1039/c9se01271k
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