高性能−锂硫电池的3D网样GO-d-Ti3C2TxMXene气凝胶具有催化/吸附双重效应

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一、文章概述

高理论比容量和丰富的资源使硫成为锂−金属电池的理想阴极材料。然而，多硫化锂(LiPSs)的穿梭效应和缓慢的还原反应动力学严重影响了电池的性能。在此，我们报道了一种新型−-Ti₃C₂TxMXene气凝胶，具有三维网状结构，作为锂−硫电池(LiSBs)的硫主阴极材料，有利于LiPSs的吸附/催化转化。溶解的LiPSs可以通过化学吸附快速捕获，然后在d-Ti3C2TxMXene表面被低配位态Ti催化成不溶的Li₂S。吸附和催化的结合极大地提高了lisb的容量和循环性能。在硫质量载荷为1.5mmcm⁻²时，使用硫@GM0.4复合电极的电池获得了优异的循环性能。

二、图文导读

图1.(a)GMr的合成的示意图；(b)SEM，(c，d)TEM，(e)(f)Ti、(g)C和(h)O和(i−k)HRTEM图像的HAADF-STEM和EELS元素映射图像。

图2.(a)d-Ti3C2TxMXene、TMene、(b)1.5、(c)GM1、(d)GM0.67、(e)GM0.5和(f)GM0.4的XPS分析图。

图3.GMr对LiPSs转化的催化和吸附性能图。

三、全文总结

综上所述，合成了一系列d-Ti3C2TxMXene/X二氧化钛不同比例的阴极材料的三维网状气凝胶。由三维网状结构提供的多孔结构的分层分布可以有效地促进锂离子的扩散，从而降低浓度的极化。重要的是，具有较低配位态钛的宿主材料可以增强硫的电化学氧化还原反应。在还原氧化石墨烯上携带的二氧化钛纳米颗粒增加了非极性表面的极性位点。成功地在GM0.4中构建了一个能够有效吸收LiPSs并显著催化其与Li₂S对话的多功能界面。LiPSs的催化转化和吸附之间的协同作用可以有效地解决LiPSs的穿梭效应和缓慢的还原动力学，从而提高LiSBs的性能。这项工作为设计对高性能LiSBs具有催化/吸附双效应的先进导电主机提供了新的见解。

文章链接：

https://doi.org/10.1021/acsami.1c17881

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