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二硫化钼/氮、硫共掺杂碳材料(MoS2@NSC)的合成方法
发布时间:2021-04-06     作者:zzj   分享到:

二硫化钼(MoS2)作为一种典型的二维层状材料,因其具有高的理论容量,已经被当作为一种潜在的锂离子电池负极材料而被广泛研究。然而,MoS2存在着导电性差以及充放电过程中体积变化大等问题,导致其在循环过程中发生团聚、粉碎,从而破坏电极结构,引起容量快速衰减。因此,发展新型的电极材料制备方法,合理设计并调控MoS2电极的结构,是制备高性能锂离子电池负极材料的关键。

利用高温硫化的方法设计合成了二硫化钼/氮、硫共掺杂碳材料(MoS2@NSC)。具体步骤是:通过原位聚合在氧化钼表面包覆一层聚吡咯得到氧化钼/聚吡咯复合材料,再通过高温硫化实现内层的氧化钼纳米带向二硫化钼纳米片的转变,同时外层的聚吡咯转变为氮、硫共掺杂的碳材料。此外,在高温硫化的过程中由于氧护钼与二硫化钼晶体结构的差异,最终复合材料整体表现为中空结构。得益于在组成和结构上的优越性,MoS2@NSC复合材料展现出较高的比容量、良好的循环稳定性和优异的倍率性能。在0.1 Ag-1的电流密度下,该样品比容量高达960 mAhg-1,经过300次循环后比容量仍然稳定在800 mAhg-1。即使在2 Ag-1的电流密度下,比容量仍高达440 mAhg-1。此项研究为制备高性能的掺杂的中空纳米结构提供了全新的思路,可促进下一代锂离子电池的研究和应用。

图文导读:

图一:二硫化钼/氮、硫共掺杂碳复合材料制备示意图及其用于锂离子电池示意图

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a)二硫化钼/氮、硫共掺杂碳复合材料制备流程图。

b)锂离子在二硫化钼/氮、硫共掺杂碳复合材料中的嵌入/脱出。

c)电子与离子在二硫化钼/氮、硫共掺杂碳复合材料中的快速传输。

图二:电镜表征

image.png

ad)氧化钼的扫描电镜与透射电镜图。

be)氧化钼/聚吡咯复合材料的扫描电镜与透射电镜图。

cf)二硫化钼/氮、硫共掺杂碳复合材料的扫描电镜与透射电镜图。

g)二硫化钼/氮、硫共掺杂碳复合材料的透射电镜表征及其钼、硫、氮、碳的元素扫描。

图三:二硫化钼/氮、硫共掺杂碳复合材料的形成过程

image.png

ad)氧化钼/聚吡咯复合材料400℃温度下硫化后的透射电镜图。

be)氧化钼/聚吡咯复合材料600℃温度下硫化后的透射电镜图。

cf)氧化钼/聚吡咯复合材料800℃温度下硫化后的透射电镜图。

图四:二硫化钼/氮、硫共掺杂碳复合材料的拉曼表征和X射线光电子能谱表征

image.png

a)二硫化钼与二硫化钼/氮、硫共掺杂碳复合材料的拉曼光谱图。

b-d)二硫化钼/氮、硫共掺杂碳复合材料的钼、硫、氮的X射线光电子能谱图。

图五:电化学性能表征

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a)二硫化钼/氮、硫共掺杂碳复合材料在扫速为0.2mV s 1下的循环伏安曲线。

b)二硫化钼/氮、硫共掺杂碳复合材料在电流密度为0.1A g 1下的充放电曲线。

c)二硫化钼/氮、硫共掺杂碳复合材料的倍率性能。

d)二硫化钼和二硫化钼/氮、硫共掺杂碳复合材料在电流密度为0.1A g 1下的的循环伏安曲线。

image.png

结果:

1)通过水热反应,原位聚合和高温硫化技术,有效地制备得到具有中空结构的二硫化钼/氮、硫共掺杂碳复合材料。材料为中空结构,能够缓解硫化钼在充放电过程中的体积变化而引起的容量快速衰减,同时增加了硫化钼与电解液的接触面积,提高了电化学活性面积,有利于容量的提高。

2)外层的碳层源自于聚吡咯,且高温硫化的过程同时引入硫原子。因此碳层为氮、硫共掺杂的碳,进一步提高了复合材料的导电性。

3)制备过程简单,易于操作,是一种有效快捷的制备方法,高温硫化一步实现外层聚吡咯层转化为氮、硫共掺杂的碳以及内层三氧化钼的硫化转变为二硫化钼。

我们有层状二硫化钼—石墨烯电极材料;AuNPs-MoS2纳米复合材料;氨基化二硫化钼的MoS2-NH2;活化脂化二硫化钼的MoS2-NHS;巯基化二硫化钼的MoS2-SH;马来酰亚胺化二硫化钼的MoS2-MAL;炔基修饰二硫化钼的MoS2-Alkyne;普鲁士蓝立方块/二硫化钼纳米复合材料;AuNPs-MoS2-rGO纳米复合材料;荧光二硫化钼纳米片;牛血清蛋白(BSA)修饰的叶酸(FA);硫辛酸修饰二硫化钼MoS2-LA;功能化二硫化钼/聚酰胺复合材料PA-g-MoS2等。

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以上内容来自小编zzj 2021.4.6









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德尔塔(Delta) 是西安齐岳生物科技有限公司旗下品牌,德尔塔(Delta) 目前经营的产品主要有合成磷脂,PEG衍生物,嵌段共聚物,纳米金,磁性纳米颗粒,介孔二氧化硅,活性荧光染料,荧光量子点,点击化学和大环配体等等,这些产品在国内给数百家高校实验室和数十家中科研研究所及药厂长期供应,德尔塔(Delta) 成立之初以代理国外进口品牌的为主,产品主要涉及磷脂、PEG衍生物等产品,随着公司的发展和扩大,公司更注重自主品牌的建立和高附加值的高端产品研发并且注册了自己品牌商标,在未来3-5年公司预计将建立一个综合型的大型实验室,该实验室不仅提供全方面的纳米靶向药物科研产品及定制外包服务,还将承接其他研究领域的科研产品和定制外包服务,预计该实验室还将与国内数十家大型药厂进行前期药物研发的科研合作,为药厂提供科研产品及技术服务,在研发阶段协助药厂开发抗肿瘤新药,一旦新药开发成功,在研发阶段积累的高端辅料产品和研发经验将支持我们建立一条药用辅料生产线给该肿瘤新药长期提供高端药用辅料。在高校和研究所科研领域上面公司不但要抢占国内市场还要开拓国际市场,国际业务以在2018年初开始启动,部分产品已远销欧美大陆,计划在未来3年-5年公司的拳头产品要抢占大量的国际市场,使得德尔塔(Delta) 品牌发展成一个国际品牌。

 

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德尔塔(Delta) 经营的产品种类包括有:合成磷脂、高分子聚乙二醇衍生物、嵌段共聚物、磁性纳米颗粒、纳米金及纳米金棒、近红外荧光染料、活性荧光染料、荧光标记的葡聚糖BSA和链霉亲和素、蛋白交联剂、小分子PEG衍生物、点计化学产品、树枝状聚合物、环糊精衍生物、热门肿瘤原料药、大环配体类、荧光量子点、透明质酸衍生物、石墨烯或氧化石墨烯、碳纳米管、富勒烯,二氧化硅及介孔二氧化硅,聚合物微球,近红外荧光染料,聚苯乙烯微球,上转换纳米发光颗粒,MRI核磁造影产品,荧光蛋白及荧光探针等等。


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常温产品:常温产品运输过程中无需加冰或者特殊包装。


【目前合作的部分科研单位】:

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