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中南/青島大學(xué)/貝特瑞集團(tuán)Small：界面共價(jià)鍵賦予Ti3C2 -Sb2S3復(fù)合材料優(yōu)異儲(chǔ)鈉性能

硫化銻因其作為鈉離子電池（SIBs）負(fù)極的卓越理論容量而備受關(guān)注。然而，它仍然存在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)緩慢的問(wèn)題，構(gòu)建共價(jià)化學(xué)鍵以將硫化銻錨定在二維導(dǎo)電材料上是克服挑戰(zhàn)的有效策略。

在此，中南大學(xué)常興華副教授、青島大學(xué)李星運(yùn)副教授及貝特瑞新材料集團(tuán)Xiaodong Kong等人通過(guò)Ti-O-Sb和S-Ti的共價(jià)鍵合成功地將單分散的Sb₂S₃均勻地固定在Ti₃C₂T_x MXene表面上從而制備了Ti₃C₂ -Sb₂S₃復(fù)合材料。其中，Ti₃C₂T_x MXene作為電荷存儲(chǔ)貢獻(xiàn)者和靈活的導(dǎo)電緩沖劑以維持電極的結(jié)構(gòu)完整性。

系統(tǒng)分析表明，構(gòu)建有效的界面化學(xué)鍵可以彌合Sb₂S₃納米粒子和Ti₃C₂T_x MXene之間的物理間隙，從而提高界面電荷轉(zhuǎn)移效率。此外，界面共價(jià)鍵還可以有效地將Sb₂S₃納米顆粒和相應(yīng)的還原產(chǎn)物限制在Ti₃C₂T_x MXene表面。

圖1. Ti₃C₂ -Sb₂S₃復(fù)合材料的制備示意圖

受益于獨(dú)特的混合結(jié)構(gòu)以及單分散的Sb₂S₃納米顆粒與充分剝離的Ti₃C₂T_x MXene之間的協(xié)同效應(yīng)，Ti₃C₂ -Sb₂S₃復(fù)合負(fù)極在0.2 A g^-1的電流密度下300次循環(huán)后提供了475 mAh g^-1的高可逆鈉存儲(chǔ)容量，甚至在1.0 A g^-1的高電流密度下500次循環(huán)后容量仍保持410 mAh g^-1。

鑒于已確定的良好儲(chǔ)鈉性能，Ti₃C₂ -Sb₂S₃復(fù)合材料的合理剝離-共價(jià)鍵合策略也可以擴(kuò)展到其他相關(guān)領(lǐng)域。

圖2. Ti₃C₂ -Sb₂S₃復(fù)合材料的儲(chǔ)鈉性能

Interfacial Covalent Bonding Endowing Ti₃C₂-Sb₂S₃ Composites High Sodium Storage Performance, Small 2021. DOI: 10.1002/smll.202104293

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