掺硒二硫化钨实现高性能储钾

为了解决纯二硫化钨(WS2)作为储能电极材料时低导电率和较少离子存储位点的问题,桂林理工大学研究者提出了异原子填充空位策略,并设计出了掺硒(Se)二硫化钨材料,即通过引入硒原子来部分地填充WS2中的硫空位(VS)。

WS2图片

WS2图片

据中钨在线了解,二硫化钨是一种低维度过渡金属硫化物,具有与石墨烯相似的层状结构,层间以范德瓦尔斯力连接,层内以W-S共价键链接。结构的特殊性,赋予了WS2较大的层间距(0.618nm)、较低的嵌钾电位(小于1.0V)、较高的理论比容量(∼432mAh/g)等优势,使之在钾离子电池(PIBs)研究应用中表现出巨大的开发潜力。

不过,二硫化钨仍然存在电导率不足和活性位点有限等问题,因而导致所制备的 PIBs的实际容量较低和使用寿命较短。为了解决上述的问题,有研究者向硫空位中引入了WS2,这样虽然可以提高它的导电率和反应动力学速度,但是并不能保证整个空位的活性和稳定性。

有鉴于此,桂林理工大学研究者就设计出了掺硒二硫化钨材料,用硒原子来部分硫空位,这样不仅可以增加WS2的层间距、稳定和激活已有的空位,从而提供更多的存储位点来吸附钾离子,还可以改善WS2的电导率和离子扩散动力学,以实现高性能储钾。

VS-WS2-Se@xNS制备示意图(图源:Qing Zhu/ACS Applied Materials & Interfaces)

VS-WS2-Se@xNS制备示意图(图源:Qing Zhu/ACS Applied Materials & Interfaces)

掺硒二硫化钨的生产步骤:首先,采用溶剂热反应法合成了超薄的二硫化钨纳米片;然后将其放在Ar/H2气氛下进行高温焙烧,使之表面上产生大量硫空位VS,获得VS-WS2 NS;最后将Vs-WS2NS进行硒化(将活性Se填充到WS2的VS)转化为Vs-WS2-Se@xNS(x可为0.5、1和2)。

该研究成果已以“Filling Selenium into Sulfur Vacancies in Ultrathin Tungsten Sulfide Nanosheets for Superior Potassium Storage”为题发表在《ACS Applied Materials & Interfaces》期刊上。

评论被关闭。

联系地址:福建省厦门市软件园二期望海路25号3楼;邮编:361008 © 1997 - 2022 中钨在线版权所有,未经允许禁止转载 闽ICP备05002525号-1

电话:0592-5129696,0592-5129595;传真:0592-5129797;电子邮件:sales@chinatungsten.com

旧版