開發(fā)高效的陰極催化劑對Li-O
2電池的應(yīng)用有很大的促進(jìn)作用。本文采用水熱退火和NaBH4還原后處理的方法合成了核-殼型MoS
2 x@CNTs復(fù)合材料，將缺陷的MoS
2納米片均勻地包覆在三維碳納米管(CNT)網(wǎng)上。結(jié)果表明，它對LOBs的氧還原和析氧反應(yīng)均具有良好的雙功能催化活性。一方面，表面工程策略可以有效構(gòu)建含硫空位MoS
2納米片上的電荷重新分布，顯著促進(jìn)了Li-O
2催化動力學(xué);另一方面，導(dǎo)電、高比表面積的CNT網(wǎng)絡(luò)有利于傳質(zhì)，為復(fù)合陰極提供足夠的自由空間，適應(yīng)循環(huán)過程中放電產(chǎn)物可逆形成和分解所引起的體積變化。更重要的是，獨(dú)特的核殼結(jié)構(gòu)不僅可以將缺陷的MoS
2納米片完全覆蓋在CNTs表面，避免CNTs與電解質(zhì)的接觸，明顯抑制副反應(yīng)，還可以實(shí)現(xiàn)更多活性位點(diǎn)的暴露，實(shí)現(xiàn)其催化性能。該工作為新型催化劑的研究提供了思路，并為LOBs催化劑結(jié)構(gòu)工程提供了巨大的潛力。
圖1 Synthetic procedure of MoS
2−x@CNTs。
圖2。MoS
2−x@CNTs形貌： a,b) TEM圖像，c)對應(yīng)的SAED圖像，d) HRTEM圖像，e) STEM圖像，f)對應(yīng)區(qū)域的強(qiáng)度剖面記錄，g)的EDX元素映射圖像。
圖3 a)不同樣品的XRD譜圖，b) Raman譜圖，c) XPS譜圖，d,e)高分辨率XPS譜圖，f) EPR譜圖。
圖4。a) 0.15 mV s
-1時(shí)的CV曲線，b) 2.35 ~ 4.5 V時(shí)200 mA g
-1的初始放電/充電曲線，c) MoS
2-x@CNT陰極的速率能力，e,g)不同陰極在200 mA g
-1下的循環(huán)性能。根據(jù)循環(huán)性能選擇了固定比容量為d) 1000和f) 500 mAh g
-1的MoS
2-x@CNT陰極的放電/充電曲線。
圖5。二硫化鉬x@CNT陰極在不同階段:a) x射線衍射模式、b) SAED模式:第一次完全放電后SEM: c,d)放電，g,h)充電，在1000mA g
-1,和200 mA g
-1，e) 1000和f) 200 mA g
−1放電后的TEM圖像。
圖5 a,d) MoS
2-x@CNT陰極在1000 (a,b)和200 mA g
-1 (d,e)限制比容量為500 mAh g
-1時(shí)的Li 1s的高分辨率XPS譜圖。相應(yīng)的原位DEMS曲線充電時(shí)，在c) 1000和f) 200 mA g
-1與固定比容量500 mAh g
-1。
圖6 a) Mo
8S
16和b) Mo
8S
15不同吸附物在(002)表面的電荷密度差圖。等值面值設(shè)為0.0006玻爾1。黃色和藍(lán)色的輪廓分別代表電子密度的增加和減少。化學(xué)計(jì)量總DOS c) Mo
8S
16和d)缺硫Mo
8S
15。e) Mo
8S
16和f) Mo
8S
15上ORR/OER的自由能圖。
圖7 給出了不同電流下MoS
2-x@CNT陰極表面ORR和OER過程電催化機(jī)理的示意圖。
相關(guān)科研成果由山東大學(xué)Jun Wang和Shulei Chou等人于2021年發(fā)表在Adv. Funct. Mater (DOI: 10.1002/adfm.202108153)上。原文：Activating MoS
2 Nanoflakes via Sulfur Defect Engineering rapped on CNTs for Stable and Efficient Li-O
2 Batteries。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
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