摘要: MoS2具有层状类石墨烯结构，用作锂/钠离子电池负极材料时，因较大的比表面积和层间距、较为丰富的电化学活性位点及快速的离子和电子转移能力而表现出优异的电化学性能。然而，材料在实际运用过程中也存在一些问题，比如由材料导电性差而引起的倍率性... 展开 MoS2具有层状类石墨烯结构，用作锂/钠离子电池负极材料时，因较大的比表面积和层间距、较为丰富的电化学活性位点及快速的离子和电子转移能力而表现出优异的电化学性能。然而，材料在实际运用过程中也存在一些问题，比如由材料导电性差而引起的倍率性能差，因循环过程中体积变化较大而引起的电极稳定性差、粉化脱落现象严重等问题。为了解决上述问题，我们利用高导电性材料复合、形貌调控、相工程以及设计纳米异质结构材料等手段对MoS2进行了改性研究，获得了一些性能优异的MoS2电极材料。论文的主要内容如下: (1)通过高导电性的Co金属单质复合，有效改善了MoS2电极材料的锂电性能。MoS2/Co复合材料在100mA g-1电流密度下，经过50次循环后比容量高达1340mAh g-1，在2A g-1电流密度下，比容量仍能够保持766mAh g-1。MoS2/Co复合材料的优异电化学性能是Co复合引起的高导电性和MoS2超薄纳米片结构诱导的快离子传输性质共同作用的结果。 (2)通过制备V4C3-MXene和少层MoS2复合的碳包覆V4C3-MXene/MoS2/C复合材料，优化了MoS2的电化学性能。V4C3-MXene/MoS2/C复合材料在1A g-1电流密度下，经过450次循环后比容量能够保持在600mAh g-1左右，在10A g-1大电流密度下，比容量维持在500mAh g-1。在复合材料中，V4C3-MXene作为基底，可显著增强材料的导电性，提高电极材料的结构稳定性。而少层MoS2纳米片结构可有效增加材料的比表面积，缩短锂离子在材料中的扩散路径。此外，碳包覆层还可进一步增加材料的导电性和结构稳定性。 (3)利用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)辅助水热法优化材料的形貌，制备了高性能的碳包覆MoS2-PVP@NC纳米球复合材料。MoS2-PVP@NC复合物在1A g-1电流密度下，经过300次循环后比容量能够保持在600mAh g-1左右，在10A g-1电流密度下，容量仍能保持360mAh g-1，表现出优异的锂存储性能;其在1A g-1电流密度下，经过200次循环后比容量保持在400mAh g-1左右，在10A g-1电流密度下，比容量为350mAh g-1，展现了优越的钠存储性能。材料的优异电化学性能可归因于其特殊的分级结构，纱球状MoS2纳米球结构可有效缓解锂/钠离子在嵌入和脱出过程中造成的体积变化，增强材料的稳定性，碳包覆层可进一步提升其稳定性及导电性。 (4)通过葡萄糖辅助水热法获得了碳包覆的少层1T相MoS2复合材料。1T-MoS2/C复合材料在1A g-1电流密度下，展现出极高的初始放电比容量920.6mAh g-1，经过300次循环后，比容量仍高达870mAh g-1，即使在10A g-1电流密度下，比容量仍能保持在600mAh g-1左右。材料优越的电化学性能可以归因于以下三个因素:一是1T-MoS2较高的导电性可加快离子或电子的转移，二是其高达0.94nm的层间距可有效缓解锂离子在嵌入和脱出过程中的体积变化，三是材料的少层纳米片结构及其碳包覆层可有效增大材料的比表面积，缩短锂离子在材料中的扩散路径，加快反应动力学。 (5)利用两步水热法制备了一种MoSe2/MoS2异质纳米复合结构材料，其中超小的MoSe2纳米片镶嵌在球状MoS2纳米花之间。MoSe2/MoS2纳米复合材料在1Ag-1电流密度下经过120次循环后，呈现了462.3mAh g-1的高比容量，在10A g-1大电流密度下，仍保持高达300.2mAh g-1的比容量。这种优异的钠离子存储性能是由于MoSe2/MoS2异质结构可以有效缓解因Na+离子嵌入和脱出引起的体积变化，增强了材料的结构稳定性。此外，异质结构材料还具有较高的导电性，可加快电化学反应过程中的电荷转移。 收起