一、研究背景

钠离子电池具有更高的理论能量密度和充足的天然资源，引起了研究者们的极大兴趣，并被认为能够部分取代锂离子电池。然而，与锂离子电池相比，钠离子电池负极材料仍存在失活、结构不稳定等较多挑战。

过渡金属硫化物是一类重要的钠离子电池负极材料。相比传统的炭负极材料，过渡金属硫化物具有更高的理论比容量、更好的离子传输性能和更好的循环稳定性。此外，过渡金属硫化物还具有资源丰富、成本低廉、可持续发展等优点。但是，过渡金属硫化物材料中存在一些挑战，如结构不稳定性、容量衰减等。因此，为了进一步提高钠离子电池的容量和循环稳定性，需要通过材料结构设计和制备等手段来解决这些问题，并探索更加可持续的电池负极材料。

二、      工作简介

该研究提出了利用金属-有机框架(MOF)与过渡金属硫化物结合的策略，通过在Co-MOF中原位合成多孔异质结硫化物负极材料来调控负极材料氧化还原反应引起的体积变形，促进钠离子的嵌入/脱出，从而在电池充放电循环中实现更高的电化学稳定性。

三、      核心图文解析

图1a为花状Co₉S₈/MoS₂/C纳米复合材料的合成过程示意图。在通过溶剂热技术生成均匀的ZIF-67纳米晶体前体的溶液中添加五氯化钼以获得均匀的前体。由于Co的电负性略高于Mo，因此Co会先在高温下与硫粉末反应形成Co₉S₈，然后MoS₂纳米颗粒在Co₉S₈表面发生非均匀成核和生长最终合成复合材料。图1b用X射线衍射仪研究了合成样品的晶体结构，显然，所有样品都具有相似的衍射图案。在14.1°、32.5°、58.1°和60.1°附近有一系列衍射峰，这些衍射峰与MoS₂和Co₉S₈的标准衍射峰匹配良好。这证明了在多面体结构中MoS₂和Co₉S₈相的形成。此外，在图像中没有元素硫的衍射峰。XRD结果表明，合成的样品纯度较高。为了进一步深入了解Co₉S₈/MoS₂/C-700的组成和微观结构，进行了元素图谱和TEM分析。图1d，e揭示了MoS₂纳米颗粒和Co₉S₈基底之间的紧密接触，所产生的丰富异质界面可以作为快速Na⁺储存的活性位点。图1d显示了在多孔骨架基底上形成的具有大约7个原子层厚的MoS₂纳米片。从图1f-k中可以看出，S、Mo和Co元素均匀分布在整个微球中。

图1 (a)花状Co₉S₈/MoS₂/C合成示意图; (b)600 °C、700 °C、800 °C 的 ZIF-67前驱体和 Co₉S₈/MoS₂/C的XRD; (c)扫描电镜图像和(d, e) Co₉S₈/MoS₂/C-700的HRTEM图像; (f, k)花状Co₉S₈/MoS₂/C-700异质球的EDS映射图像。

  四、结论

     通过一种简单的自模板法设计并构建了花状Co₉S₈/MoS₂/C复合材料。研究发现该材料减轻了充电和放电过程中钠离子的嵌入和嵌出导致的电极材料的断裂和体积膨胀，并保持了结构的稳定性。此外，DFT计算表明电子结构在异质结构的界面处被重塑，展现出典型的金属性质和增强的电子导电性。此工作为MOF衍生的纳米工程设计为下一代二次电池系统的阳极材料开发提供了参考。

New Carbon Materials 文章信息

      CHEN Hong, MU Jian-jia, BIAN Yu-hua, GAO Xuan-wen, WANG Da, LIU Zhao-meng, LUO Wen-bin. A bimetallic sulfide Co₉S₈/MoS₂/C heterojunction in a three-dimensional carbon structure for increasing sodium ion storage. New Carbon Mater., 2023, 38(3): 510-521.

  陈红, 穆建佳, 边煜华, 高宣雯, 王达, 刘朝孟, 骆文彬. 三维双金属硫化物Co₉S₈/MoS₂/C异质结用于增强钠离子存储. 新型炭材料（中英文）, 2023, 38(3): 510-521.

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