提供二硫化钼/氮、硫共掺杂碳材料（MoS2@NSC）/硫化铜/二硫化钼(CuS/MoS2)复合光催化剂

2024-07-31 06:27:30

利用高温硫化的方法设计合成了二硫化钼/氮、硫共掺杂碳材料（MoS2@NSC）。具体步骤是：通过原位聚合在氧化钼表面包覆一层聚吡咯得到氧化钼/聚吡咯复合材料，再通过高温硫化实现内层的氧化钼纳米带向二硫化钼纳米片的转变，同时外层的聚吡咯转变为氮、硫共掺杂的碳材料。此外，在高温硫化的过程中由于氧护钼与二硫化钼晶体结构的差异，最终复合材料整体表现为中空结构。得益于在组成和结构上的优越性，MoS2@NSC复合材料展现出较高的比容量、良好的循环稳定性和优异的倍率性能。在0.1 A·g-1的电流密度下，该样品比容量高达960 mAh·g-1，经过300次循环后比容量仍然稳定在800 mAh·g-1。即使在2 A·g-1的电流密度下，比容量仍高达440 mAh·g-1。此项研究为制备高性能的掺杂的中空纳米结构提供了全新的思路，可促进下一代锂离子电池的研究和应用。

图一：二硫化钼/氮、硫共掺杂碳复合材料制备示意图及其用于锂离子电池示意图

（a）二硫化钼/氮、硫共掺杂碳复合材料制备流程图。

（b）锂离子在二硫化钼/氮、硫共掺杂碳复合材料中的嵌入/脱出。

（c）电子与离子在二硫化钼/氮、硫共掺杂碳复合材料中的快速传输。

图二：电镜表征

（a，d）氧化钼的扫描电镜与透射电镜图。

（b，e）氧化钼/聚吡咯复合材料的扫描电镜与透射电镜图。

（c，f）二硫化钼/氮、硫共掺杂碳复合材料的扫描电镜与透射电镜图。

（g）二硫化钼/氮、硫共掺杂碳复合材料的透射电镜表征及其钼、硫、氮、碳的元素扫描。

图三：二硫化钼/氮、硫共掺杂碳复合材料的形成过程

（a，d）氧化钼/聚吡咯复合材料400℃温度下硫化后的透射电镜图。

（b，e）氧化钼/聚吡咯复合材料600℃温度下硫化后的透射电镜图。

（c，f）氧化钼/聚吡咯复合材料800℃温度下硫化后的透射电镜图。

结果:

（1）通过水热反应，原位聚合和高温硫化技术，有效地制备得到具有中空结构的二硫化钼/氮、硫共掺杂碳复合材料。材料为中空结构，能够缓解硫化钼在充放电过程中的体积变化而引起的容量快速衰减，同时增加了硫化钼与电解液的接触面积，提高了电化学活性面积，有利于容量的提高。

（2）外层的碳层源自于聚吡咯，且高温硫化的过程同时引入硫原子。因此碳层为氮、硫共掺杂的碳，进一步提高了复合材料的导电性。

（3）制备过程简单，易于操作，是一种有效快捷的制备方法，高温硫化一步实现外层聚吡咯层转化为氮、硫共掺杂的碳以及内层三氧化钼的硫化转变为二硫化钼。

提供二硫化钼/氮、硫共掺杂碳材料（MoS2@NSC）/硫化铜/二硫化钼(CuS/MoS2)复合光催化剂

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