Nano Energy：2D非晶态MoO3-x@Ti3C2-Mxene非范德华异质结用于高性能锂离子电池负极材料

Nanoyu

2021-05-14

二维（2D）异质结为寻找高性能的储能材料提供了很好的机会，然而，由于它们之间的范德华（vdW）相互作用，性能提升存在天花板。

近日，郑州大学许群教授，崔鑫炜，山东百多安生物医用材料改性技术国家地方联合工程实验室Haijun Zhang报道了设计了一种新的简便的合成路线，利用原位生成的HCl将Al刻蚀出MAX相，成功地制备了2D aMoO_3-x@MXene非vdW异质结。所得到的2D异质结显示出Mxene表面存在Ti-O-Mo共价键和O-末端缺陷并存，表现出良好的锂离子存储性能。

文章要点

1）密度泛函理论（DFT）计算表明，非vdW异质结对a MoO_3-x具有很强的稳定性，有助于提高其在500次循环后的稳定性。此外，DFT还揭示了电导率的增强和二维锂离子的扩散，从而解释了其在1000 mA g^-1时达到500 C g^-1的优异倍率性能。

2）由于两个缺陷MoO_3-x层之间的vdW相互作用减弱，在重新堆积的2D非vdW异质结中实现了简单的2D Li⁺扩散，导致在400 s的电荷存储时间内，非晶层表面的电容式扩散达到426 C g^-1，而在50 mA g^-1的非晶层内，扩散控制的层内扩散达到546 C g^-1。

这项研究从原子尺度揭示了新型2D MXene非vdW异质结在提高锂离子存储整体性能方面协同效应的原因，有望指导人们今后合理设计2D非vdW异质结材料和广泛的非晶态材料，以满足日益增长的储能、燃料电池、电催化和传感器等方面的性能要求。

参考文献

Pengfei Yan, Liang Ji, Xiaopeng Liu, Qinghua Guan, Junling Guo, Yonglong Shen, Haijun Zhang, Weifeng Wei, Xinwei Cui and Qun Xu,  2D  Amorphous-MoO_3-x@Ti₃C₂-MXene  Non-van  der  Waals Heterostructures as Anode Materials for Lithium-ion Batteries, Nano Energy, (2021)

DOI：10.1016/j.nanoen.2021.106139

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106139