竹基碳纤维/MoS2锂离子电池负极材料

随着电子产品、电动汽车以及智能电网的快速发展,不仅需要锂离子电池(LIBs)具有优异的储锂性能,而且要求电极材料成本低廉、资源丰富和绿色环保。基于碳负极材料的优点,将废弃的一次性竹筷,在碱性溶液中经过可控的热处理,利用竹子中丰富的天然纤维素,从而获得尺寸均匀的碳纤维(CFs)材料。相比于石墨电极,竹基CFs作为LIBs的负极材料时表现出优异的电化学性能。为进一步提高其储锂性能,以CFs为骨架,通过水热法在其表面制备了一层二硫化钼(MoS₂)纳米花,形成核壳结构的CFs/MoS₂复合电极材料。电化学测试结果表明,CFs电极在200 mA/g的电流密度下循环500次,放电比容量仍有381.1 mA·h/g;CFs/MoS₂复合材料在1000 mA/g的大电流密度下经过1000次循环,仍保持有843 mA·h/g的放电比容量。      

NiS2/多孔碳纤维复合电极的制备及其储锂性能

制备长循环稳定、高容量的负极材料是锂离子电池实现大规模储能应用的前提之一。利用静电纺丝技术和水热硫化的方法制备了均匀分布的NiS₂/碳纳米纤维(NiS₂/C)复合材料。作为锂离子电池负极材料,NiS₂/C电极的首次放电比容量为864.6 mAh/g,首次库仑效率为62.7%。其中不可逆容量为322.9 mAh/g,不可逆容量主要由转换反应的部分不可逆及固态电解质(SEI)膜的形成造成的。NiS₂/C复合电极表现出优异的循环稳定性,200 mA/g下150次循环后容量仍然维持在519 mAh/g,容量保持率高达90.4%。此外,在2 A/g大电流密度下,NiS₂/C电极的容量仍高于310 mAh/g表现出出色的倍率性能。借助XRD、SEM及TEM表征,分析发现包裹着NiS₂纳米颗粒的碳纤维,作为良好的导电介质,既可以提高NiS₂的导电性,也可缓解NiS₂脱嵌过程中的体积膨胀,使得NiS₂/C电...     

MoS2/MoxN异质结构的制备及其电催化析氢性能研究

二硫化钼纳米片(MoS₂)是一种有望取代贵金属材料、非常有前景的电催化析氢材料。MoS₂不足在于导电性较差，析氢反应(HER)能垒较高。为了克服这一缺点，我们引入制备简单、导电性良好的Mo₂N作为基体。通过水热法，将MoS₂纳米片均匀生长在Mo₂N颗粒表面，一方面增加了材料导电性，另一方面MoS₂与Mo₂N形成MoS₂/Mo_xN异质结构有效增强水分子的解吸，从而提高HER性能。利用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、电化学工作站对MoS₂/Mo_xN进行结构、形貌以及性能的表征。实验结果表明，MoS₂纳米片均匀生长在Mo₂N颗粒表面，形成异质结构，水热12 h所得材料性能最佳。以MoS₂/Mo_xN作为工作电极，碳棒与Ag...     

MoS2/MoxN异质结构的制备及其电催化析氢性能研究

二硫化钼纳米片(MoS₂)是一种有望取代贵金属材料、非常有前景的电催化析氢材料。MoS₂不足在于导电性较差，析氢反应(HER)能垒较高。为了克服这一缺点，我们引入制备简单、导电性良好的Mo₂N作为基体。通过水热法，将MoS₂纳米片均匀生长在Mo₂N颗粒表面，一方面增加了材料导电性，另一方面MoS₂与Mo₂N形成MoS₂/Mo_xN异质结构有效增强水分子的解吸，从而提高HER性能。利用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、电化学工作站对MoS₂/Mo_xN进行结构、形貌以及性能的表征。实验结果表明，MoS₂纳米片均匀生长在Mo₂N颗粒表面，形成异质结构，水热12 h所得材料性能最佳。以MoS₂/Mo_xN作为工作电极，碳棒与Ag...     

MoS2/MoxN异质结构的制备及其电催化析氢性能研究

二硫化钼纳米片(MoS₂)是一种有望取代贵金属材料、非常有前景的电催化析氢材料。MoS₂不足在于导电性较差，析氢反应(HER)能垒较高。为了克服这一缺点，我们引入制备简单、导电性良好的Mo₂N作为基体。通过水热法，将MoS₂纳米片均匀生长在Mo₂N颗粒表面，一方面增加了材料导电性，另一方面MoS₂与Mo₂N形成MoS₂/Mo_xN异质结构有效增强水分子的解吸，从而提高HER性能。利用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、电化学工作站对MoS₂/Mo_xN进行结构、形貌以及性能的表征。实验结果表明，MoS₂纳米片均匀生长在Mo₂N颗粒表面，形成异质结构，水热12 h所得材料性能最佳。以MoS₂/Mo_xN作为工作电极，碳棒与Ag...     

TiO2/C复合材料用于钠离子电池负极的性能研究

近年来,TiO₂作为钠离子电池(NIB)负极材料,因其低成本和高稳定性等优势受到广泛关注。但受TiO₂本征电子导电性的固有限制,使得TiO₂作为NIB负极材料导电性较差,导致其容量和倍率等性能不理想。利用海藻酸钠与金属离子自主交联反应的特性,将反应产物在最佳温度下进行简单碳化,制备了具有分级多孔结构的TiO₂/C复合材料,其中TiO₂纳米颗粒均匀地分布在多孔互连的碳基体中,该结构提升了复合材料导电性的同时扩展了钠离子反应的附着位点。将TiO₂/C复合材料用于NIB负极材料,在100 mA·g^-1的电流密度下循环300圈后,电池可逆比容量维持在180.4 mAh·g^-1;进一步,在更高的1000 mA·g^-1电流密度下经过1000次循环后,电池可逆比容量维持在102.3 mAh·g^-1,充分显示出TiO₂/C复合材料作为NIB负极材料的应用潜能。     

高性能自支撑CuS/SnS2锂电池负极材料

过渡金属硫化物作为锂电池负极材料具有极高比容量,但其制备的电极普遍存在导电性差、体积变化大等问题,本研究设计了一种新型的自支撑CuS/SnS₂镂空片状锂电池负极材料,以导电碳布作为基底,生长包覆CuS/SnS₂镂空纳米片,具备特殊的纳米包覆结构及双金属协同效应,使其在保持较高比容量的同时具备良好的循环稳定性,整体电化学性能优异。研究不同Cu/Sn含量对CuS/SnS₂负极材料电化学性能的影响,最佳配比的CuS/SnS₂负极材料在0.2 A·g?1电流密度下循环50次后比容量为1480 mAh·g?1,库伦效率稳定在99.5%,在2 A·g?1电流密度下循环200次后比容量仍能保持在697 mAh·g?1,库伦效率为99.8%。      

锂离子电池负极材料TiS3 纳米片的制备和性能

先用直流(DC)电弧法制备TiH_1.924纳米粉作为前驱体,再用固-气相反应制备了片状结构的TiS₃纳米粉体。使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱分析和性能测试等手段对其表征,研究了TiS₃纳米片的结构和将其用作负极的锂离子电池的性能。结果表明：TiS₃纳米片具有特殊的片状结构,其厚度约为35 nm。将TiS₃纳米片用作负极的锂离子电池具有良好的电化学性能,在500 mA/g电流密度下循环300圈后其容量仍保持在430 mAh/g。以5 A/g的大电流密度放电其比容量为240 mAh/g,电流密度恢复到100 mA/g其放电比容量稳定在500 mAh/g。TiS₃良好的倍率性能,源于其特殊的纳米片状结构。这种单层片状结构,能较好地适应电极材料在大电流密度多次放电/充电过程中产生的应变引起的体积变化,使其免于粉碎。     

SnO2-Fe2O3复合材料应用于碳纳米管集流体对锂离子电池性能的影响

水热合成法制备纳米SnO₂-Fe₂O₃复合材料,以SnO₂-Fe₂O₃为活性物质,多壁碳纳米管（MWCNTs）导电纸代替传统铜箔作为负极集流体制作锂离子电池。采用XRD、SEM进行表征,结果显示,SnO₂-Fe₂O₃均匀嵌入到MWCNTs构建的三维导电网络的空隙中。电化学测试结果表明,SnO₂-Fe₂O₃/MWCNTs导电纸作为负极电极能够显著提高锂离子电池的循坏和倍率性能。在100 mA/g电流密度下循环30次,SnO₂-Fe₂O₃/MWCNTs导电纸电池比容量达到1 088 mAh/g,而在200 mA/g电流密度下循环200次后,SnO₂-Fe₂O₃/MWCNTs导电纸比容量能稳定保持在898 mAh/g,表现出良好的循环性能,逐渐增大充放电电流,电池的比容量有所下降但其库伦效率仍然保持在96%以上,而在高倍率（1 600 mA/g）下进行充放电时,SnO₂-Fe₂O₃/MWCNTs导电纸比容量仍然能够保持在547 mAh/g,之后再将电流密度降到100 mA/g,比容量重新回到1 000 mAh/g,SnO₂-Fe₂O₃/MWCNTs导电纸表现出十分优异的电化学性能。      

双功能氮氧化钛-碳涂层提升高容量锂离子电池用SiOx的储锂性能(英文)

非化学计量微米氧化硅(SiO_x)由于其高理论容量和低成本,有望成为锂离子电池石墨负极材料的替代品.然而, SiO_x的实际应用仍然受到其较差的固有导电性和循环过程中明显的体积变化的阻碍.在本工作中,为了同时解决这些问题,我们使用可规模化的溶剂热和热还原方法制备了具有TiO_1-yN_y-C涂层的SiO_x基负极材料(SiO_x@TiON-C).我们通过系统性研究发现, TiO_1-yN_y-C涂层可以适应SiO_x循环过程中大的体积变化且有效提高其导电性.因此, SiO_x@TiON-C负极具有突出的储锂性能.具体而言, SiO_x@TiON-C负极可以在500 mA g^-1的电流密度下循环500圈后仍保持750.2 mA h g^-1的优异可逆容量, 75.1%的初始库仑效率和优异的倍率性能.这项工作为促进下一代锂离子电池微...     

不同形貌MoS2的制备及对NH3气敏性能的研究

氨气污染是空气污染的重要因素之一, 且氨气容易诱发急性水肿和呼吸衰竭等疾病, 严重危害人体健康。开发高性能氨气传感器已经成为氨气实时监测和安全预警的重要手段。本工作采用水热法制备了纳米花状、纳米球状和纳米片状三种不同形貌的二硫化钼, 以此构建了三种MoS₂氨气传感器, 并利用自主搭建的气敏检测平台进行气敏性能研究。气敏实验结果表明: 在三种不同形貌的MoS₂氨气传感器中, 纳米花状MoS₂传感器对于氨气具有更好的响应性能, 对于10×10^-6 NH₃的响应值为7.41%, 而相同氨气浓度条件下的纳米片状和纳米球状MoS₂传感器的响应值分别为2.01%和5.11%。此外, 纳米花状MoS₂传感器还表现出优异的可重复性、稳定性和选择性。纳米花状MoS₂传感器具有优越的响应性能, 主要因为其具有较大的比表面积, 可为NH₃的吸附提供更多的活性位点。本研究为采用MoS₂作为基底材料制备高性能的NH₃传感器提供了新思路。     

基于花状MoS2微米材料的葡萄糖生物传感器的制备及其性能研究

本研究采用水热法制备了花状MoS₂微米材料, 将其作为电极构建葡萄糖生物传感器, 并研究了相关性能。结果表明: 水热法制备的MoS₂呈花状, 具有较好的结晶质量, 尺寸约为3.6 μm, 比表面积约为9.646 m²/g; MoS₂电极具有优良的电催化活性, 且电阻抗较小, 使得传感器对葡萄糖具有较好的响应。葡萄糖检测结果表明, 该传感器在0~20 mmol/L范围内, 氧化峰电流与葡萄糖浓度呈良好的线性关系, 相关系数(R)为0.9653, 灵敏度为262 μA•L/mmol。     

二硫化钼用作不对称型电化学电容器的负极材料

利用二硫化钼(MoS₂)在较低电势范围内可逆储锂的现象, 采用二硫化钼作为负极材料,和活性炭(AC)正极材料配伍, 组装成混合型电化学电容器, 在锂基有机系电解液中其电压可高达3.4 V。使用XRD和SEM等测试手段对负极材料的物性进行了表征,探讨了负极材料的储能机理, 并考察了正负极质量比对负极储锂容量的影响。电化学性能测试结果显示电容器具有较高能量密度和功率密度, 分别达到28.7 Wh/kg和1203.4 W/kg, 电容器也表现出较好的循环稳定性, 在0.4 A/g电流密度下, 经1000次循环后容量保持率高达76.6%。     

CTAB辅助水热合成球状纳米花MoS2/C复合材料及其电化学性能研究

以钼酸钠(Na₂MoO₄·2H₂O)、硫脲(NH₂CSNH₂)、CTAB为原料, 利用水热法合成了MoS₂/C球状纳米花复合材料。通过XRD、SEM、TEM、TG等分析测试方法, 研究了不同CTAB添加量对MoS₂/C复合材料的微观结构、表面形貌的影响规律, 结果显示, 有部分无定形碳嵌入了MoS₂层间, 并抑制了MoS₂(002)面的堆积。电化学测试表明: 与纯MoS₂相比, MoS₂/C复合材料具有更好的电化学性能, 当加入0.025 g CTAB时首次放电比容量达到730 mAh/g, 在100 mA/g的电流密度下经过100次循环比容量稳定在415 mAh/g。在此基础上讨论了MoS₂/C球状纳米花复合材料的可能生长机理以及对材料电化学性能的影响规律。     

MoS_(2)/Ru异质结构的制备及其电催化析氢反应性能EI北大核心CSCD

二维层状二硫化钼(MoS_(2))是一种非常有前景的替代贵金属铂的电水解制氢催化剂。然而,MoS_(2)电子导电性较差,且在碱性氢析出反应(HER)中对水分子吸附/裂解的活化能垒较高,限制其在碱性电水解的应用。通过一步水热法将MoS_(2)纳米片均匀生长在三维导电碳布(CC)上,以有效提高电极导电性。随后在RuCl_(3)的乙醇溶液中通过溶剂热法可控制备超小Ru纳米颗粒负载MoS_(2)纳米片,形成CC@MoS_(2)/Ru异质结构。Ru的负载能有效促进水吸附/裂解反应,从而和MoS_(2)协同催化HER。采用X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等方法对MoS_(2)/Ru进行结构和形貌表征。结果表明:MoS_(2)呈纳米片状交错生长在碳布上,并且超小Ru纳米颗粒(平均粒径2.5 nm)均匀负载在MoS_(2)纳米片上。将CC@MoS_(2)/Ru作为工作电极,石墨棒和Hg/HgO电极分别为对电极和参比电极进行碱性HER测试。在电流密度为-10 mA·cm^(-2)下的过电位仅为71.3 mV,Tafel斜率为104.8 mV·dec^(-1)。通过对其进行计时电位滴定法稳定性测试,发现在恒电流密度-10 mA·cm^(-2)下能够维持至少35 h而没有明显性能衰减。     

Hollow multi-nanochannel carbon nanofiber/MoS2 nanoflower composites as binder-free lithium-ion battery anodes with high capacity and ultralong-cycle life at large current density

The electrode materials with high pseudocapacitance can enhance the rate capability and cycling stabil-ity of lithium-ion storage devices.Herein,we fabricated MoS2 nanoflowers with ultra-large interlayer spacing on N-doped hollow multi-nanochannel carbon nanofibers(F2-MoS2/NHMCFs)as freestanding binder-free anodes for lithium-ion batteries(LIBs).The ultra-large interlayer spacing(0.78～1.11 nm)of MoS2 nanoflowers can not only reduce the internal resistance,but also increase accessible active sur-face area,which ensures the fast Li+intercalation and deintercalation.The NHMCFs with hollow and multi-nanochannel structure can accommodate the large internal strain and volume change during lithi-ation/delithiation process,it is beneficial to improving the cycling stability of LIBs.Benefiting from the above combined structure merits,the F2-MoS2/NHMCFs electrodes deliver a high rate capability 832 mA h g-1 at 10 A g-1 and ultralong cycling stability with 99.29 and 91.60％capacity retention at 10 A g-1 after 1000 and 2000 cycles,respectively.It is one of the largest capacities and best cycling stability at 10 A g-1 ever reported to date,indicating the freestanding F2-MoS2/NHMCFs electrodes have potential applications in high power density LIBs.     

MoS2/CoFe/C复合材料的制备和吸波性能

先水热合成MoS₂/CoFe₂O₄纳米复合吸波材料,再通过合理的物料配比并使用无水葡萄糖作为碳源和还原剂,使MoS₂/CoFe₂O₄复合材料在氮气氛中还原为MoS₂/CoFe/C三元纳米复合材料。对这种复合材料的形貌、相结构及电磁参数进行表征、模拟分析其最佳匹配厚度和吸波性能,研究了碳源浓度对复合材料的组成和性能的影响并根据弛豫理论讨论其吸波机制。结果表明,厚度为3 mm的这种复合材料在12.4 GHz处的最低反射损耗可达-42.9 dB;厚度为4 mm时低于-10 dB的频带宽度可达7.1 GHz。     

Fe2O3纳米纤维锂离子电池负极材料的制备及其电化学性能研究

Fe₂O₃具有理论比容量高和价格低廉等特点, 已成为锂离子电池负极材料的研究热点之一。实验以不同质量比PVP/FeCl₃溶液为前驱体, 静电纺丝技术制备PVP/FeCl₃纳米纤维并热处理, 得到不同直径的Fe₂O₃纳米纤维负极材料, 并以水热合成法制备了Fe₂O₃纳米颗粒。利用X射线衍射、热重、红外光谱、扫描电镜、透射电镜和恒流充放电等测试手段对材料的物相、微观形貌和电化学性能进行表征。结果表明, Fe₂O₃纳米纤维比Fe₂O₃纳米颗粒表现出更优的电化学性能, 直径为160 nm的Fe₂O₃纳米纤维负极材料的倍率性能和循环性能最佳, 材料在0.1 A/g电流密度下的可逆容量为827.3 mAh/g;在2 A/g电流密度下70次循环放电比容量有439.1 mAh/g。