​哈工程/温州大学Angew.：光驱动的超快速钠离子存储

利用双功能光电极来收集和储存太阳能，是实现可再生能源利用的一个具有挑战性但高效的方法。

图1 材料设计

哈尔滨工程大学赵赢营、陈玉金、朱春玲、温州大学侴术雷等设计了由TiO₂纳米管支撑的N掺杂碳涂层MoS₂纳米片（TiO₂@MoS₂ HSs@NC），其具有TiO₂@MoS₂光电转换界面和MoS₂@NC电子传输界面，可用于超快钠离子存储和双功能光电极，从而实现太阳能的采集和存储。

具体而言，这项工作利用原子层沉积（ALD）技术构建了MoO₃纳米棒上的超薄TiO₂包层，然后通过阴离子交换转化为MoS₂纳米片锚定在管状TiO₂支柱上。这种多异质结构大大改善了钠离子的储存动力学，并促进了光激发载流子的分离。此外，TiO₂支柱和N-掺杂的碳涂层在反复钠化/脱钠过程中提供了高的结构刚性和韧性。同时，N掺杂的碳增加了Na⁺的电导率和动力学特性。

图2 半电池/全电池的钠离子存储性能

正如预期的那样，TiO₂@MoS₂ HSs@NC表现出加速的钠离子存储和出色的循环性能。此外，TiO₂@MoS₂ HSs@NC显示出巨大的潜力，可用作光充电钠离子电池（photo-SIBs）的双功能光电极，被光照时，其在0.2 A g^-1下可将钠离子储存量从525.2 mAh g^-1大幅提高到650.4 mAh g^-1，并在2.0 A g^-1的光辅助充电下实现了0.71%的卓越光转化效率。

此外，值得注意的是，当光-SIB仅由1太阳光充电时，它可以获得0.94V的高充电电压和231.4 mAh g^-1的理想放电容量。这项工作表明，开发具有双重功能的光电极的光电池是可行的，这将在面向未来的离网系统中引起极大的兴趣。

图3 钠储存动力学与结构稳定性分析

Dual-Functional Z-Scheme TiO2@MoS2@C Multi-Heterostructures for Photo-Driving Ultra-Fast Sodium Ion Storage. Angewandte Chemie International Edition 2023. DOI: 10.1002/anie.202303056