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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注。但其結構穩定性差，反應動力學緩慢。構建共價化學鏈將硫化銻固定在二維導電材料上是克服這一挑戰的有效策略。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復合材料。Ti₃C₂T_x MXene既可作為電荷存儲貢獻者，又可作為柔性導電緩沖，以保持電極的結構完整性。系統分析表明，高效界面化學連接的構建可以橋接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納米顆粒及其相應的還原產物在Ti₃C₂T_x MXene表面的形成。得益于其獨特的結構，Ti₃C₂-Sb₂S₃陽極在0.2 a g^-1循環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500次后仍保持410 mAh g^-1。這一策略有望為SIBs的界面化學連接的合理設計提供更多的線索。
 
  
圖1 Ti₃C₂-Sb₂S₃復合材料制備示意圖
 
 
圖2。低聚Ti₃C₂T_x MXene的SEM (a,b)和TEM (c)圖像。Ti₃C₂-Sb₂S₃復合材料的SEM (d,e)和TEM (f,g)圖像。h) Ti₃C₂-Sb₂S₃復合材料的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復合材料的XRD譜圖和(b)拉曼光譜。(c,d)不同區域的拉曼光譜比較。(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復合材料和Ti₃C₂T_x MXene的高分辨率XPS譜圖
 
  
圖5。Ti₃C₂-Sb₂S₃復合材料在SIBs中的電化學性能(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的短期循環性能和庫侖效率。(d)速率循環性能和(e)不同電流密度恒流充放電曲線。(f) 長期循環性能和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系。(e)計算擴散系數。(f)對數陰極峰值電流與對數掃描速率的關系。(g) Ti₃C₂-Sb₂S₃復合材料的電容和擴散貢獻。(h)不同掃描速率下電容容量的歸一化貢獻率。
 
  
圖7 (a)循環前和b)循環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。
  
        相關科研成果由中南大學Xinghua Chang和青島大學Xingyun Li等人于2021年發表在Small (DOI: 10.1002/smll.202104293)上。原文：Interfacial Covalent Bonding Endowing Ti₃C₂-Sb₂S₃ Composites High Sodium Storage Performance。

轉自《石墨烯研究》公眾號