二硫化鉬作為過渡金屬硫化物由于其具有與石墨類似的結(jié)構(gòu),表現(xiàn)出優(yōu)異的電學(xué)、化學(xué)、機械和熱性能,因而備受關(guān)注。但制備高質(zhì)量的二硫化鉬仍是個巨大的挑戰(zhàn)。采用空間限域法制備高性能的二硫化鉬,是一種新型的合成策略,正逐漸被廣泛接受。空間限域法能夠有效制備具有特定形貌、少層、高反應(yīng)活性邊緣、單相的二硫化鉬�？偨Y(jié)了不同維度空間限域法制備二硫化鉬,及其在鋰離子電池、超級電容器、光電催化等方面的研究進展,同時對其前景做出了展望。 

【文章來源】：硅酸鹽學(xué)報. 2020,48(07)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

二硫化鉬的結(jié)構(gòu)示意圖

一維空間限域法不僅能夠?qū)崿F(xiàn)不同形貌MoS2及MoS2復(fù)合材料的限域生長，同時也能夠制備層間距增加的少層、小尺寸MoS2。如圖2所示，Jung等[46]采用靜電紡絲法實現(xiàn)了在介孔碳納米纖維內(nèi)限域生長出不同維度的Mo S2納米片(Mo S2@MCNFs)，并研究了MoS2片的大小對材料結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能的影響，指出小片狀MoS2在介孔碳納米纖維里的限域生長使得其層間距擴展、橫向距離變短、離子嵌入勢壘降低，電化學(xué)性能提高，用于鋰/鈉離子電池時，在1 A/g的電流密度下經(jīng)過1 000次循環(huán)，容量分別為983和450 m A?h/g。Zhang等[47]采用靜電紡絲的方法成功在碳納米纖維管內(nèi)限域生長出小尺寸剝離的MoS2納米片(1D MoS2/CNFs)。這種獨特的一維復(fù)合結(jié)構(gòu)具有高的電導(dǎo)率，并避免了MoS2納米片的堆疊，具有良好的柔韌性。1D MoS2/CNFs無需使用黏結(jié)劑就能直接用作鋰離子電池負極材料，具有良好的容量(在0.1 A/g的電流密度下經(jīng)過50次循環(huán)容量為700 m A?h/g)及倍率性能(在電流密度為1 A/g時經(jīng)過200次循環(huán)容量為450 m A?h/g)。Zhu等[48]采用靜電紡絲法在碳納米線里限域生長出單層的MoS2片。一維空心碳材料的空間限域作用，不僅能夠分散MoS2納米片，避免了MoS2片的晶粒粗化，同時也能夠限制充放電過程中反應(yīng)產(chǎn)物的擴散，使得轉(zhuǎn)化反應(yīng)可逆。單層的MoS2片不僅能夠縮短離子的傳輸距離，同時促進了界面處的可逆轉(zhuǎn)化反應(yīng)。這種原位的電化學(xué)反應(yīng)幾乎沒有擴散和形核過程，能夠?qū)崿F(xiàn)更加有效的離子儲存。此外，單層的MoS2片間的相互耦合作用能夠緩解充放電過程中的膨脹，將該材料用于鋰離子電池負極材料時，在10 A/g的電流密度下經(jīng)過1 000次循環(huán)容量為661 m A?h/g；用于鈉離子電池時具有良好的容量(在0.1 A/g電流密度下容量為854 m A?h/g)、倍率性能(1 A/g電流密度下容量為484 m A?h/g)和循環(huán)性能(10 A/g電流密度下循環(huán)100次，容量為253 m A?h/g)。增加MoS2的層間距、減少MoS2層數(shù)和橫向尺寸可以提高其電化學(xué)性能。在轉(zhuǎn)化反應(yīng)過程中，減小Mo顆粒的尺寸能夠獲得大的界面接觸，提供更多的反應(yīng)活性位點。

Ma等[56]基于二維Ti3C2納米空間限域反應(yīng)調(diào)控，利用靜電作用將鉬的前驅(qū)體引入到十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)修飾的Ti3C2層間。如圖3所示，在這種二維空間限域的作用下，1～3層MoS2納米晶體通過Mo–C鍵牢牢固定在Ti3C2層間，實現(xiàn)了MoS2在Ti3C2層間的垂直生長。所得到的MoS2/Ti3C2雜化材料具有MoS2的高比容量特性和Ti3C2高功率特性，表現(xiàn)出優(yōu)異的Li+/Na+儲存動力學(xué)。在20 A/g的高電流密度下，儲鋰容量為340 m A?h/g。在1 A/g的電流密度下，儲鈉容量為310 m A?h/g，并具有長的循環(huán)壽命(>1 000次)。這種納米級2D空間限域的合成方法為精確控制納米材料的微觀結(jié)構(gòu)提供了可能。二維空間限域法除了能輔助層間插層、控制材料的微觀結(jié)構(gòu)外，對于合成單一相也起到了積極作用。金屬相MoS2(1T-MoS2)能夠提高電催化反應(yīng)，但大都合成條件苛刻難以用常規(guī)方法合成，二維空間限域方法能夠有效制備1T-MoS2。Chen等[57]采用二維空間限域法合成了具有高純度金屬相的1T-MoS2/NiS2復(fù)合材料(其中1T-Mo S2占Mo S2的質(zhì)量分數(shù)為83%)。通過這種空間限域的方法獲得的超薄1T-MoS2/NiS2納米片在堿性溶液中表現(xiàn)出良好的電催化性能、高的析氫反應(yīng)活性和優(yōu)異的電化學(xué)穩(wěn)定性，其起始電壓為35 m V，在116 m V時電流密度為10 m A/cm2，為目前所報道的MoS2類材料的最高值。此外，這種空間限域方法能夠適用于其它高純過渡金屬鹵化物的制備。

【參考文獻】：
期刊論文
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