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徐斌/劉歡NML：MOF衍生的ZnS納米點(diǎn)/MXene雜化物可提升鋰存儲(chǔ)性能

ZnS由于具有很高的理論容量且資源豐富而成為有潛力的儲(chǔ)鋰負(fù)極材料；然而，伴隨著結(jié)構(gòu)坍塌和低電導(dǎo)率的ZnS的大體積膨脹易導(dǎo)致鋰存儲(chǔ)過程中嚴(yán)重的容量衰減和較差的倍率性能，阻礙了其應(yīng)用。

在此，北京化工大學(xué)徐斌教授、劉歡等人通過MXene和ZIF-8前驅(qū)體之間的配位調(diào)制和硫化，制備了具有優(yōu)異儲(chǔ)鋰性能的0D-2D ZnS納米點(diǎn)/Ti₃C₂T_x MXene 納米片雜化物 (ZnSMX)。ZnS納米點(diǎn)有利于減少固相中鋰的擴(kuò)散距離并增強(qiáng)電化學(xué)動(dòng)力學(xué)，MXene納米片作為2D基底不僅提供了快速的電子轉(zhuǎn)移途徑，而且還可以防止ZnS納米點(diǎn)的聚集并適應(yīng)充放電過程中的體積變化。

更重要的是，ZnS納米點(diǎn)可以通過界面Ti-O-Zn鍵原位緊緊鎖定在2D MXene納米片的表面，從而有效抑制ZnS納米點(diǎn)從導(dǎo)電MXene基底上脫離。

圖1. 合成ZnS/MXene雜化物的示意圖

此外，ZnS-MXene異質(zhì)界面表現(xiàn)出很強(qiáng)的鋰吸附能力和低擴(kuò)散能壘，這有利于實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的電化學(xué)性能。受益于這些優(yōu)勢，ZnSMX在30 mA g^-1 下顯示出726.8 mAh g^-1的高可逆容量，以及在0.5 A g^-1下循環(huán)1000次后的長期循環(huán)穩(wěn)定性，容量為462.8 mAh g^-1且沒有明顯衰減。

結(jié)果表明，優(yōu)化ZnS納米點(diǎn)和Ti₃C₂T_x納米片之間的界面相互作用對于提高鋰存儲(chǔ)性能起著重要作用。

圖2. ZnSMX雜化物的儲(chǔ)鋰性能

MOF-Derived ZnS Nanodots/Ti₃C₂T_x MXene Hybrids Boosting Superior Lithium Storage Performance, Nano-Micro Letters 2021. DOI: 10.1007/s40820-021-00728-x

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