AM:二维MoS2、MoSe2-氮掺杂碳异质结助力高效钾离子存储
北2北
通过堆积不同的二维材料形成构建新型的二维异质结材料能够结合各组分优点并规避各自的短板。二硫化物、二氧化物、二硒化物等材料由于具有超高的理论比容量而被视作良好的钾离子电池负极材料。然而，钾离子嵌入动力学缓慢以及持续脱嵌造成的表面结构坍塌使其电化学性能难以令人满意。有鉴于此，北京大学侯仰龙与中国科学技术大学余彦等通过将MoS2、MoSe2等与二维氮掺杂碳(NC)材料构成二维异质结显著改善了其储钾性能。
本文要点
1) 研究人员认为这种MoS2、MoSe2-NC二维异质结材料具有三方面的显著优势：（1）异质结材料内部能够形成电场来促进电荷分离和转移，这对于改善电极材料的表面反应动力学和电化学性能至关重要；(2)活性材料与氮掺杂碳材料之间存在着化学键结构能够在钾离子重复脱嵌过程中保持形貌和结构的完整性，从而提高电极材料的循环稳定性；（3）氮掺杂碳材料的纳米片为电子传输提供了丰富的通道。
2) 当用作钾离子电池的负极材料时，MoS2-NC复合材料循环5000周后的可逆比容量仍然高达399mAh/g，在10A/g的超高倍率下该材料仍然能够释放出130mAh/g的可逆容量，这表明其电化学动力学得到显著改善；而MoSe2-NC材料的电化学性能更加优异：循环4800周后的可逆容量约247mAh/g，在5A/g的大电流下的可逆容量为170mAh/g。研究人员利用恒电流滴定技术和理论计算证实了二维异质结的形成显著促进了K+在材料中的扩散能力。
Mingze Ma et al, Heterostructures of 2D Molybdenum Dichalcogenide on 2D Nitrogen‐Doped Carbon: Superior Potassium‐Ion Storage and Insight into Potassium Storage Mechanism, Advanced Materials, 2020
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202000958
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