MXene局部硫化促进储锂动力学

【研究背景】

包含过渡金属的2D材料的研究一直是材料科学的前沿工作。MXene是近年来发现的新型二维层状材料具有与石墨烯相媲美的电化学性质。从储能的角度看，其独特的开放式结构和良好的导电性，使其成为高效的载流子运输的佼佼者。当作为锂离子电池(LIB)阳极时，MXene通过脱溶离子插入层间空间而表现出氧化还原赝电容。曾有人提出，离子的存储容量很大程度上取决于表面官能团的性质。而MXene表面有着丰富的官能团，这为使其在储能方面具有相当大的应用潜力。

【成果简介】

近日, 哈尔滨工业大学Bo Wang, Dianlong Wang 教授与澳大利亚卧龙岗大学窦世学教授在顶级学术期刊Advanced Materials上发表研究论文，题目为Interfacial and Electronic Modulation via Localized Sulfurization for Boosting Lithium Storage Kinetics.文章报道了一种基于MXene通过局部硫化改性进而提升锂离子的动力学性能。

【图文导读】

图一. Fe₃O₄/FeS@S-MX的合成流程

图二.为材料的SEM,TEM,XRD以及XPS相关测试。从中可以看出Fe₃O₄/FeS@S-MX具有3D互联的层状结构而Fe₃O₄/FeS纳米粒子发生了局部的硫化。

图三. 半电池电化学性能测试。可以看出改性后材料具有更好的长循环稳定性以及优秀的倍率性能。

图四. 充放电过程中原位表征以及对锂离子迁移路径分析。

【本文总结】

本文提出了一种简便的共沉淀法和硫化法，可控制的均匀地在MXene表面嵌入结构良好的Fe₃O₄/FeS异质结构。由导电MXene纳米薄片构建的三维交联多孔结构为电子和Li +的转移提供了通畅的路径，并为体积膨胀提供了足够的空间。同时，外部FeS的形成可以有效地调节Fe₃O₄的电子性质，从而提高反应动力学和结构稳定性。

文献链接

DOI: 10.1002/adma.202000151

信息来源： MXene Frontier