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标签：学科前沿

关键词：离子液体金属硫化物低表面能纳米电极材料

金属硫化物(MSs)由于良好的可逆性、较大的理论容量和高的电化学活性，被认为是一种很有前途的钠离子电池(SIB)阳极材料。石墨烯具有sp2杂化碳单层二维结构，可以通过增强电子容量极大地改善MSs的电化学性能，作为MSs的导电添加剂或缓冲层被广泛研究。在氧化石墨烯(GO)上液相生长MSs是获得MSs/rGO复合材料的有效方法之一。然而，水的高表面张力和脱氧过程中水性溶剂表面能的增加会使得制备过程中产生不受控制的石墨烯层的堆积和聚集。因此，为了整合石墨烯及其相关材料的结构优点，迫切需要一种低表面能(LSE)系统来制备石墨烯MSs复合材料。

东北师范大学的吴兴隆教授课题组，提出了一种低表面能方法，借助能够储存钠的离子液体来制备超薄MoS2/SnS/rGO三元杂化纳米薄片。具有低表面张力的1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二氢盐([Bmim]H2PO4)离子液体不仅可以降低溶剂的表面张力，还可以促进石墨烯层的剥离，这有利于MSs在还原的石墨烯层上的均匀生长，在作为桥接剂中发挥了重要作用。

图1.MoS2/SnS/rGO和H-MoS2/SnS/rGO的合成示意图

（图片来源：Chem.Eng.J.）

如下图2所示，研究人员采用原子力显微镜来探究三元杂化物的尺寸和厚度。通过普通水热法获得的复合材料中石墨烯层会发生严重的聚集；而通过添加离子液体来制备的MoS2/SnS/rGO杂化物具有非常光滑的表面结构，基本避免了石墨烯层的聚集和堆积。可见，添加[Bmim]H2PO4离子液体可有效降低表面张力，有利于制备超薄层状的杂化复合材料。?

图2.(b)MoS2/SnS/rGO和(c)H-MoS2/SnS/rGO高宽分布的AFM图像，(d)SEM图像，(e)TEM图像

（图片来源：Chem.Eng.J.）

随后，研究人员以Na3V2(PO4)2O2F为阴极材料构成全电池，来评估MoS2/SnS/rGO的实际应用。在1Ag-1下进行评估全电池的循环性能显示，在50次循环后仍能保持高达.1mAhg-1的电流，容量保持率达77.2%。上述全电池突出的电化学性能证实了超薄纳米片MoS2/SnS/rGO作为实际SIBs全电池的阳极候选者具有巨大的潜力。

图2.(a)MoS2/SnS/rGO//Na3V2(PO4)2O2F电池示意图，(b)Na3V2(PO4)2O2F半电池、MoS2/SnS/rGO//Na3V2(PO4)2O2F全电池和MoS2/SnS/rGO半电池的电压分布图，

(c)倍率性能，(d)循环性能

（图片来源：Chem.Eng.J.）

总之，文章提出的这种低表面能策略，利用离子液体制造锚定在石墨烯层异质结构上的双金属硫化物MoS2/SnS/rGO，金属硫化物与rGO基体之间的紧密结合保证了电子的快速转移，同时保证了结构的完整性，从而带来极好的倍率性能和长循环稳定性。所提出的低表面能策略为我们提供了一种新的解决方案来构建用于高性能储能设备的石墨烯基或石墨烯相关材料。

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