Small Methods:中空纳米结构硫化钼应用于电化学能量存储与转换最新综述

smtd201600020-gra-0001-m硫化钼MoSx, x= 23)因其优异的电化学性能,有望作为电极材料应用于各种电化学能量存储和转换器件。其中,MoS2具有特殊的层状结构,其层间较弱的范德华力有利于Li+的嵌入和脱嵌,同时MoS2还具有良好的双电层电荷存储能力,因而其具有较高的理论储锂容量,是一种极具前景的锂离子电池(LIBs)负极材料。同时,由于其优先暴露的活性位点和长程/短程有序的原子排列,纳米结构MoSx电催化剂有望替代贵金属Pt实现电化学析氢反应。然而,由于其自身较差的导电性、储锂过程中的较大的体积膨胀以及析氢反应中不充分的电化学活性位点,大大限制了MoSx材料的实际应用。在纳米尺度上优化设计MoSx材料的结构是提高其电化学性能的一种有效途径。在众多的纳米材料中,中空结构MoSx纳米材料因具有多重优点而备受关注:1)高比表面积确保电极/电解液的高接触面积以及充分的电化学活性位点;2)易于穿透的薄壳层大大较少了Li+和电子的扩散路径;3)内部的空腔结构能够有效缓解长时间的电化学反应引发的结构形变。

通过对近几年相关开创性工作的分析,南洋理工大学楼雄文教授课题组总结了中空结构MoSx纳米材料在LIBs和电催化析氢领域的最新研究进展,重点讨论了三类中空结构MoSx纳米材料,包括单纯的中空结构MoSxMoSx空心球和MoSx中空多面体)、中空MoSx碳的纳米复合结构以及包含过渡金属的中空结构MoSx文章指出,通过对结构和组分的调控有望提高中空结构MoSx纳米材料的电化学性能。作为LIBs负极,这些中空结构展现了较高的比容量、优异的倍率性能和长的循环稳定性。作为电化学析氢的电催化剂,这些中空结构展现了较低的过电势、较小的塔菲尔斜率和优异的稳定性。同时,文章也讨论了中空结构MoSx纳米材料在LIBs和电化学析氢领域存在的机遇和挑战,如形状、壳层厚度、空腔尺寸和组分可控的中空结构MoSx纳米材料的合成仍然是一个挑战。另外,作者指出结构与电化学性能之间的构效关系需要进一步的深入探究。作者希望通过对结构和组分进一步的理性设计和精确调控,中空结构MoSx纳米材料有望在电化学能量存储与转换领域取得更多的突破。相关文章发表在Small MethodsDOI: 10.1002/smtd.201600020)上。

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