二維過(guò)渡金屬硫族化物(TMDCs)因其良好的電子、化學(xué)、力學(xué)性能及穩(wěn)定性，在電化學(xué)儲(chǔ)能轉(zhuǎn)換裝置中受到廣泛的關(guān)注。例如MoS₂就常被用來(lái)做鋰電負(fù)極材料；然而，當(dāng)MoS₂用作鈉電負(fù)極材料時(shí)，卻很難擁有穩(wěn)定的循環(huán)。

與MoS₂相比，MoSe₂的層間距更大，為0.64 nm；帶隙更小(≈1.1 eV)，因此具有更高的電導(dǎo)率；理論容量為422 mAh g^?1，超過(guò)商業(yè)石墨負(fù)極。但是，如果將MoSe₂直接用于鈉電負(fù)極，由于在電池充放電循環(huán)期間發(fā)生嚴(yán)重的體積變化，因此長(zhǎng)期循環(huán)穩(wěn)定性不是很好，甚至在幾十個(gè)循環(huán)后容量急劇衰減。

有鑒于此，北京大學(xué)鄒如強(qiáng)教授聯(lián)合郭少軍教授、Ray P. S. Han教授設(shè)計(jì)出一種CNT/MoSe₂/C三層異質(zhì)結(jié)構(gòu)，并用于高效儲(chǔ)鈉。該材料中，CNT創(chuàng)造e^?/Na⁺傳輸通道，MoSe₂層間距增大提高容量，C層提供保護(hù)作用免受電解液副反應(yīng)的影響。

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作者首先通過(guò)溶劑熱/退火得到CNT/MoSe₂材料，再通過(guò)葡萄糖碳化獲得最終產(chǎn)物CNT/MoSe₂/C。

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CNT/MoSe₂的平均直徑為50 nm，高于純CNT的平均直徑35 nm，并且具有明顯的雙層結(jié)構(gòu)。CNT/MoSe₂中MoSe₂的層間距為0.65 nm，對(duì)應(yīng)著(002)晶面。CNT/MoSe₂/C的直徑為60 nm，其中MoSe₂的厚度為8.5 nm，碳層的厚度為3 nm，MoSe₂的層間距也進(jìn)一步擴(kuò)大到0.67 nm。

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控制葡萄糖的濃度可以調(diào)控碳層的厚度。

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XRD表征：27.3°和44.2°屬于碳的特征峰，其它峰屬于MoSe₂?(JCPDS 29–0914)，空間群為P63/mmc。

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Raman表征：1352和1586 cm^?1屬于CNT的D帶和G帶，其它位于239.34 cm^?1，283.6 cm^?1和354 cm^?1?處的峰分別為A1g，E2g1和 B2g1特征帶。

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位于0.48 V的CV峰為Na⁺插層MoSe₂形成Na_xMoSe₂，0.18 V的峰表示Na_xMoSe₂還原成Na₂Se和金屬M(fèi)o。CNT/MoSe₂/C材料在100 mA g^?1電流密度下的初始充放電容量分別為432和645 mAh g^?1。

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氧化峰和還原峰的b值分別為0.81和0.86，證明了該材料具有電池-電容行為。

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該異質(zhì)結(jié)構(gòu)即便在電池很長(zhǎng)循環(huán)后，依舊能得到很好的保持，MoSe₂層的厚度依然為8 nm，碳層的厚度依然為3 nm。

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該工作以“A 3D Trilayered CNT/MoSe2/CHeterostructure with an Expanded MoSe2 Interlayer Spacing for an EfficientSodium Storage”?為標(biāo)題于2019年7月2日發(fā)表在國(guó)際頂刊Adv.Energy Mater.上。

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A 3D Trilayered CNT/MoSe2/CHeterostructure with an Expanded MoSe2 Interlayer Spacing for an EfficientSodium Storage. (Adv. Energy Mater., 2019，DOI: 10.1002/aenm.201900567)

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/aenm.201900567