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中科大宋禮AM：原位構(gòu)建新型MXenes內(nèi)源異質(zhì)結(jié)以優(yōu)化鋰存儲

具有獨特結(jié)構(gòu)的二維MXenes內(nèi)源異質(zhì)結(jié)在能源應(yīng)用方面顯示出極大的潛力，但復(fù)雜的合成方法和有限的MAX材料阻礙了這一應(yīng)用。因此，迫切需要提出一種簡單的策略來合成具有優(yōu)異性能的創(chuàng)新性MXenes內(nèi)源異質(zhì)結(jié)。

在此，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)宋禮教授等人報道了一種新型的無定形MoS₂與無氟 Mo₂CT_x MXenes偶聯(lián)的內(nèi)源性異質(zhì)結(jié)（異質(zhì)Mo₂C）。它是通過簡單的一步水熱法原位合成的，以Mo₂Ga₂C MAX為原料且不涉及有害試劑（HF和硫粉對原料的蝕刻）。

異質(zhì)Mo₂C顯示出獨特的形態(tài)和異質(zhì)結(jié)構(gòu)，改變了電荷排列并增強了其抗氧化能力，從而具有優(yōu)異的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

圖1. 基于異質(zhì)Mo₂C的LIB電化學(xué)性能

基于 DFT計算，作者證明了Li⁺的吸附能、電子電導(dǎo)率和Li⁺的遷移率增加，導(dǎo)致鋰離子電池（LIB）的優(yōu)異性能和具有可逆結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的優(yōu)化Li⁺存儲機制。結(jié)果表明，異質(zhì)Mo₂C具有優(yōu)異的電化學(xué)性能，0.1 A g^-1時放電比容量為1242 mAh g^-1，1200次循環(huán)后的長循環(huán)穩(wěn)定性為683.9 mAh g^-1。

這項工作為新型MXenes異質(zhì)結(jié)的合理設(shè)計提供了新的見解，對MXenes的開發(fā)及其在高性能儲能系統(tǒng)中的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實意義。

圖2. 優(yōu)化后的異質(zhì)Mo₂C的Li⁺存儲機制

In Situ Architecting Endogenous Heterojunction of MoS₂ Coupling with Mo₂CT_x MXenes for Optimized Li⁺ Storage, Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202108809

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