
調控用于儲能的過渡金屬硫屬化物的可逆氧化還原化學通常面臨著巨大的挑戰,因為很難直接調節放電產物。
北京理工大學曹敏花、毛寶光等報道了拉伸應變的MoSe2(TS-MoSe2)可以作為宿主將其應變轉移到相應的放電產物Mo上,從而有助于調節吉布斯自由能變化(ΔG)并實現可逆的鈉存儲機制。
圖1. 理論計算
具體而言,在該研究中,2-甲基咪唑(2-MI)被選擇通過其強大的配體效應對研究對象(Mo和MoSe2)施加應變。研究顯示,繼承應變會造成Mo的晶格畸變,從而調整d帶中心上移,使其更接近費米水平,以增強Na2Se的吸附性,從而導致Mo/Na2Se和MoSe2之間氧化還原化學的ΔG下降。
圖2. 放電和充電過程的非原位XPS 和原位拉曼光譜研究
因此,TS-MoSe2顯示出高度可逆的鈉存儲轉換機制,而其對應物(無約束的MoSe2)在充電過程中不能被恢復。
更令人印象深刻的是,TS-MoSe2在廣泛的溫度范圍內(50至-30 °C)實現了高倍率容量和出色的循環穩定性。總之,這項工作為轉換型TMDs的堿金屬離子儲能研究提供了一個方向,這對合理設計高性能電極材料至關重要。
圖3. 電化學性能
Strain-regulated Gibbs free energy enables reversible redox chemistry of chalcogenides for sodium ion batteries. Nature Communications 2022. DOI: 10.1038/s41467-022-33329-2
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