JCIS：N/S共掺杂V基MXene高性能储锂

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研究背景

作为一类新兴的二维材料，MXenes自从2011年被发现以来便得到了持续广泛的关注。得益于其金属导电性，机械稳定性以及电化学活性，MXene基电极材料在储能领域中具有广阔的应用前景。截至目前，V₂CT_xMXene，作为MXene材料体系中研究较为广泛的代表，因其较高的储锂理论容量（~940 mAh g^-1）进而吸引了很多研究者的兴趣。然而，实验得到的V₂CT_x MXene的容量与其理论容量相比还具有较大差距，这是由于其层堆叠与堆积，导致了电极与电解液之间较差的离子传输。因此，对高性能储锂的V₂CT_x MXene的研究至关重要。

成果简介

最近，华东师范大学潘丽坤教授团队在国际知名学术期刊 Journal of Colloid and Interface Science上发表题目为： Nitrogen and sulfur co-doped vanadium carbide MXene for highly reversible lithium-ion storage的研究论文，报道了一种N，S共掺杂的V₂CT_x MXene具有优异的储锂性能，在0.1 A g^-1的电流密度下，经过100次循环可产生590 mAh g^-1的可逆容量。

 图文导读

图1.N，S共掺杂的V₂CT_xMXene的合成示意图。

图2. N，S共掺杂的V₂CT_xMXene的SEM表征。

图3.  N，S共掺杂的V₂CT_x MXene的物理成分表征。

图4. N，S共掺杂的V₂CT_x MXene的电化学性能测试。

图5. N，S共掺杂的V₂CT_x MXene的电化学性能测试。

图6. N，S共掺杂的V₂CT_x MXene的动力学分析。

图7. N，S共掺杂的V₂CT_x MXene储能机理分析

图8. N，S共掺杂的V₂CT_x MXene在不同充放电状态下的非原位XPS图谱。

文章总结

本文所制备的N，S共掺杂的V₂CT_x MXene是通过与硫脲直接一步煅烧而实现的。与其他V₂CT_x MXene锂电负极材料相比，具有更高的可逆容量，更杰出的倍率性能以及更好的长期循环稳定性。性能的提升主要可以归因于N和S的共掺杂所带来的协同效应，提升了电化学反应活性与电荷传输能力，进而增强了离子和电子的快速扩散。此外，N，S共掺杂扩大了层间距，可以容纳更多的锂离子并在嵌锂/脱锂的过程中促进离子传输的动力学特性。

文献链接：

https://doi.org/10.1016/j.jcis.2020.12.044