鄭州大學(xué)許群教授團(tuán)隊(duì)在二維功能性納米材料研究取得積極進(jìn)展
近日,鄭州大學(xué)許群教授課題組以2Damorphous-MoO3-x@Ti3C2-MXenenon-van der Waals heterostructures as anode materials for lithium-ion batteries為題在國(guó)際頂尖期刊Nano Energy上發(fā)表關(guān)于基于二維非范德華異質(zhì)結(jié)在鋰離子電池負(fù)極材料上應(yīng)用的研究論文。鄭州大學(xué)為第一通訊作者單位,鄭州大學(xué)博士研究生閆鵬飛和碩士研究生冀亮為文章的共同第一作者,許群教授、崔鑫煒教授以及生物醫(yī)用材料改性國(guó)家地方聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室的張海軍教授為共同通訊作者。該研究得到了鄭州大學(xué)青年拔尖人才項(xiàng)目及國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。
過渡金屬氧化物的非晶結(jié)構(gòu)相比于其晶態(tài)具有更高的理論儲(chǔ)鋰容量,更低的充放電電位,在鋰離子電池負(fù)極材料中具有良好的應(yīng)用前景。然而,體相非晶材料的電子導(dǎo)電性較差,且鋰離子在體相非晶材料內(nèi)部缺乏有效的二維擴(kuò)散通道,因而離子導(dǎo)電性也有待提高。雖然通過其與二維導(dǎo)電基底的復(fù)合可以在一定程度上解決上述難題,但是二者之間的結(jié)合多為范德華鍵合,作用較弱,異質(zhì)結(jié)材料整體導(dǎo)電性和穩(wěn)定性不佳。
針對(duì)這一問題,許群教授團(tuán)隊(duì)提出了利用MXene表面氧基團(tuán),原位合成非晶MoO3-x納米片,構(gòu)筑通過Ti-O-Mo共價(jià)鍵結(jié)合而成二維非范德華異質(zhì)結(jié)材料(aMoO3-x@MXene)的解決方案,實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的儲(chǔ)鋰容量、倍率性能以及循環(huán)特性。理論研究解釋了二維aMoO3-x@MXene非范德華異質(zhì)結(jié)可以提高材料穩(wěn)定性、電子導(dǎo)電性和離子導(dǎo)電性的微觀原因。該研究不僅展示出了過渡金屬氧化物非晶材料在鋰離子電池負(fù)極上的應(yīng)用前景,為一般非晶材料的儲(chǔ)鋰機(jī)制和結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了理論指導(dǎo),同時(shí)也給二維異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了新的思路,為其在儲(chǔ)能、催化、傳感器等更廣泛領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。
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