MoS2多级纳米结构的合成及锂离子电池性能

doi:10.7503/cjcu20160808

高等学校化学学报 ›› 2017, Vol. 38 ›› Issue (7): 1134.doi: 10.7503/cjcu20160808

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MoS₂多级纳米结构的合成及锂离子电池性能

冯慧杰, 郑文君()

南开大学化学学院, 先进能源材料化学教育部重点实验室, 天津化学化工协同创新中心, 天津 300071

收稿日期:2016-11-21 出版日期:2017-07-10 发布日期:2017-06-20
作者简介:联系人简介: 郑文君, 男, 博士, 教授, 主要从事无机合成与材料化学研究. E-mail: zhwj@nankai.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(批准号: 21371101, 51672135, 21421001)和高等学校学科创新引智计划项目(批准号: B12015)资助

Synthesis of MoS₂ Hierarchical Nanostructure and Its Performance for Lithium-ion Battery^†

FENG Huijie, ZHENG Wenjun^*()

College of Chemistry, Key Laboratory of Advanced Energy Materials Chemistry, Ministry of Education,Collaborative Innovation Center of Chemical Science and Engineering(Tianjin), Nankai University,Tianjin 300071, China

Received:2016-11-21 Online:2017-07-10 Published:2017-06-20
Contact: ZHENG Wenjun E-mail:zhwj@nankai.edu.cn
Supported by:
† Supported by the National Natural Science Foundation of China(Nos.21371101, 51672135, 21421001) and the Programme of Introducing Talents of Discipline to Universities, China(No;B12015)

摘要/Abstract

摘要：

采用水热法, 在200 ℃, S/Mo摩尔比为4.3∶1的条件下, 水热反应24 h, 合成出由MoS₂纳米片堆积而成的花墙状多级纳米结构. 利用X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)等对产物物相和形貌进行了表征. 结果表明, MoS₂纳米片厚度约为10 nm, 花墙状多级纳米结构可达十至数十微米, 具有较好的均匀性. MoS₂多级纳米结构作为锂离子电池负极材料, 在高电流密度下表现出良好的循环稳定性.

关键词: 二硫化钼, 多级纳米结构, 水热合成, 锂离子电池

Abstract:

MoS₂ hierarchical nanostructure was synthesized by hydrothermal method under the molar ratio of S/Mo=4.3∶1 at 200 ℃ for 24 h. The synthesized product was characterized by X-ray powder diffractometer(XRD), field emission scanning electron microscope(SEM), transmission electron microscope(TEM) and X-ray photoelectron spectrometer(XPS). The results show that the product presents uniform tracery-wall-like hierarchical nanostructure, which is assembled by some nanoplates with the thickness of ca. 10 nm, and its width can reach several micrometers to tens of micrometers. As lithium-ion battery anode material, the MoS₂ hierarchical nanostructure exhibit superior excellent cycling stability at high current density.

Key words: Molybdenum disulfide, Hierarchical nanostructure, Hydrothermal synthesis, Lithium-ion battery

中图分类号:

O614.61
O646

TrendMD:

冯慧杰, 郑文君. MoS₂多级纳米结构的合成及锂离子电池性能. 高等学校化学学报, 2017, 38(7): 1134.

FENG Huijie, ZHENG Wenjun. Synthesis of MoS₂ Hierarchical Nanostructure and Its Performance for Lithium-ion Battery^†. Chem. J. Chinese Universities, 2017, 38(7): 1134.

图/表 5

Fig.1 SEM(A), TEM(B), HRTEM(C, E and F) images, XRD pattern(H) of MoS2 hierarchical nanostructure after calcined at 700 ℃ for 5 h and the atomic arrangements of MoS2 layer(D) and [001] crystal zonal direction(G) of hexagonal MoS2

Fig.2 Mo3d(A), S2p(B) XPS spectra and Raman spectrum(C) of MoS2 hierarchical nanostructure after calcined at 700 ℃ for 5 h

Fig.3 SEM images(A, B) and XRD pattern(C) of the products prepared with different amounts of CN2H4S Molar ratio of S/Mo: (A) 5∶1; (B) 6∶1; (C) 4∶1.

Fig.4 CV curves measured in the voltage range of 0.01—3.0 V with a scanning rate of 0.1 mV/s(A), cycle performance over the voltage range of 0.01—3.0 V(vs. Li/Li+) at a current density of 100 mA/g(B), rate capacity for the same voltage range(C) and nyquist plots measured in the frequency range of 100 kHz—100 MHz(D) of MoS2 hierarchical nanostructure

Table 1 Morphology, synthetic methods and electrochemical performances of some selected MoS2

MoS₂ morphology	Synthetic method	Electrode formulation^a	Cycling stability^b	Rate capability^c	Ref.
Hierarchical MoS₂ microspheres	Polystyrene-templated hydrothermal method	70∶20∶10	585/70/0.1C	353/1C	[24]
Mesoporous MoS₂	SBA-15 templated nanocasting with vacuum assisted impregnation	70∶20∶10	876/100/0.1C	608/10C	[25]
MoS₂ nanowalls	Solution phase reaction with H₂S	60∶20∶20(CMC)	880/50/0.1C	676/1C	[13]
3D MoS₂ nanosheets- assembled nanotubes	Solvothermal methods	70∶20∶10	839/50/0.1C	600/1C	[9]
Restacked MoS₂ with enlarged interlayer	Soaked in butyl lithium and then exfoliated in water	70∶20∶10	750/50/0.05C	710/1C	[26]
MoS₂ nano-wall	Hydrothermal method	80∶10∶10	640/50/0.15C	478/0.74C	This work

参考文献 26

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