二硫化鉬(MoS2)基復(fù)合納米材料的制備及其電化學(xué)儲鋰性能研究.pdf

1、發(fā)展和應(yīng)用電動汽車可有效緩解能源危機(jī)和環(huán)境污染。鋰離子電池因其能量密度高，使用壽命長，對環(huán)境無污染等眾多優(yōu)點(diǎn)而被認(rèn)為是當(dāng)今社會最有可能滿足電動汽車和混合電動汽車需求的高性能電池。然而，當(dāng)今商業(yè)化電池的負(fù)極材料石墨理論比容量較低，為372 mA h g-1，限制了鋰離子電池在電動汽車上的進(jìn)一步應(yīng)用。因而，眾多科研者致力于開發(fā)新型高容量負(fù)極材料。在眾多替代材料中，二硫化鉬（MoS2）因具有大的理論比容量（～670 mA h g-1）而受到廣

2、泛關(guān)注。
　　MoS2具有典型的層狀結(jié)構(gòu)，層間通過微弱的范德華力相連，與石墨類似，層間距為0.615 nm，遠(yuǎn)大于石墨的0.335 nm。鑒于這些特性，MoS2易被鋰離子嵌入，可作為一種優(yōu)異的鋰離子電池負(fù)極材料。然而在實際應(yīng)用中，MoS2的電化學(xué)性能卻不盡人意，這主要由其半導(dǎo)體特性以及大的體積膨脹造成的。針對這些問題，我們做了一些工作。
　　在第一個工作中，我們通過一種簡單的水熱法合成出三維層級 MoS2/PANI微米花，并

3、用SEM，TEM，XRD，XPS和FT-IR等手段探究了其形貌和晶體結(jié)構(gòu),該復(fù)合物的優(yōu)異電化學(xué)性能也得以證實。此外，我們通過對 MoS2/PANI微米花在 N2氣氛、500℃條件下熱處理4 h，即可進(jìn)一步獲得 MoS2/C微米花。MoS2/C復(fù)合物表現(xiàn)出更為優(yōu)異的電化學(xué)性能，在電流密度100 mA g-1下，可逆容量可達(dá)到888.1 mA h g-1，且其庫倫效率一直保持在90％以上，而即使在大電流密度1000 mA g-1，該樣品的可

4、逆容量仍可保持在511 mA h g-1。
　　二維納米片具有更短、更多的鋰離子擴(kuò)散通道以及更強(qiáng)的動力學(xué)行為,更適合用于鋰離子電池負(fù)極材料。因此在接下來工作中,我們以二硫化鉬納米片和氧化石墨為初始材料制備出三維多孔二硫化鉬/氮摻雜石墨烯氣凝膠。在水熱過程中，氧化石墨烯會被二甲基甲酰胺（DMF）溶液還原并伴隨氮摻雜反應(yīng)發(fā)生，同時氮摻雜石墨烯和二硫化鉬納米片通過π-π堆疊作用共組裝為三維結(jié)構(gòu)。該復(fù)合物具有大的比表面積、多孔結(jié)構(gòu)和良好電