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       硫化銻因其作為鈉離子電池(SIBs)陽極的卓越理論性能而備受關(guān)注。但其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差，反應(yīng)動力學(xué)緩慢。構(gòu)建共價化學(xué)鏈將硫化銻固定在二維導(dǎo)電材料上是克服這一挑戰(zhàn)的有效策略。通過Ti-O-Sb和S-Ti的共價鍵合，將單分散的Sb₂S₃均勻固定在Ti₃C₂T_x MXene表面，制備了Ti₃C₂-Sb₂S₃復(fù)合材料。Ti₃C₂T_x MXene既可作為電荷存儲貢獻(xiàn)者，又可作為柔性導(dǎo)電緩沖，以保持電極的結(jié)構(gòu)完整性。系統(tǒng)分析表明，高效界面化學(xué)連接的構(gòu)建可以橋接Sb₂S₃納米粒子與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，界面共價鍵還可以有效地限制Sb₂S₃納米顆粒及其相應(yīng)的還原產(chǎn)物在Ti₃C₂T_x MXene表面的形成。得益于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，Ti₃C₂-Sb₂S₃陽極在0.2 a g^-1循環(huán)300次后，可提供475 mAh g^-1的高可逆容量，甚至在1.0 a g^-1循環(huán)500次后仍保持410 mAh g^-1。這一策略有望為SIBs的界面化學(xué)連接的合理設(shè)計提供更多的線索。
 
  
圖1 Ti₃C₂-Sb₂S₃復(fù)合材料制備示意圖
 
 
圖2。低聚Ti₃C₂T_x MXene的SEM (a,b)和TEM (c)圖像。Ti₃C₂-Sb₂S₃復(fù)合材料的SEM (d,e)和TEM (f,g)圖像。h) Ti₃C₂-Sb₂S₃復(fù)合材料的HRTEM圖像和i)含有重疊、Ti、C、Sb和S (i1 i5)元素映射圖像的HADDF圖像。
 
  
圖3 (a) Ti₃C₂T_x MXene、Sb₂S₃粒子和Ti₃C₂-Sb₂S₃復(fù)合材料的XRD譜圖和(b)拉曼光譜。(c,d)不同區(qū)域的拉曼光譜比較。(e)不同樣品的TG曲線和f) FT-IR譜圖。
 
 
圖4。(a) Sb 3d, (b) S2p, (c,d) c 1s, (e,f) Ti₃C₂-Sb₂S₃復(fù)合材料和Ti₃C₂T_x MXene的高分辨率XPS譜圖
 
  
圖5。Ti₃C₂-Sb₂S₃復(fù)合材料在SIBs中的電化學(xué)性能(a) CV測量在0.1 mV s^-1在0.01-2.5V。(b) 0.1 A g^-1恒電流充放電曲線(c) 0.2 A g^-1的短期循環(huán)性能和庫侖效率。(d)速率循環(huán)性能和(e)不同電流密度恒流充放電曲線。(f) 長期循環(huán)性能和1.0 A g^-1的庫侖效率。
 
 
  
圖6。(a)低聚Ti₃C₂T_x MXene, (b) Sb₂S₃粒子，(c) Ti₃C₂-Sb₂S₃復(fù)合材料在不同掃描速率下的CV曲線。(d)峰值電流與掃描速率平方根的關(guān)系。(e)計算擴(kuò)散系數(shù)。(f)對數(shù)陰極峰值電流與對數(shù)掃描速率的關(guān)系。(g) Ti₃C₂-Sb₂S₃復(fù)合材料的電容和擴(kuò)散貢獻(xiàn)。(h)不同掃描速率下電容容量的歸一化貢獻(xiàn)率。
 
  
圖7 (a)循環(huán)前和b)循環(huán)200次后，電流密度為0.2 a g^-1。c) R_s和d) R_ct的EIS擬合值。
  
        相關(guān)科研成果由中南大學(xué)Xinghua Chang和青島大學(xué)Xingyun Li等人于2021年發(fā)表在Small (DOI: 10.1002/smll.202104293)上。原文：Interfacial Covalent Bonding Endowing Ti₃C₂-Sb₂S₃ Composites High Sodium Storage Performance。

轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號