【钠电】北京大学AEM：三维CNT/MoSe2/C异质结构高效储钠

二维过渡金属硫族化物(TMDCs)因其良好的电子、化学、力学性能及稳定性，在电化学储能转换装置中受到广泛的关注。例如MoS₂就常被用来做锂电负极材料；然而，当MoS₂用作钠电负极材料时，却很难拥有稳定的循环。

与MoS₂相比，MoSe₂的层间距更大，为0.64 nm；带隙更小(≈1.1 eV)，因此具有更高的电导率；理论容量为422 mAh g⁻¹，超过商业石墨负极。但是，如果将MoSe₂直接用于钠电负极，由于在电池充放电循环期间发生严重的体积变化，因此长期循环稳定性不是很好，甚至在几十个循环后容量急剧衰减。

有鉴于此，北京大学邹如强教授联合郭少军教授、Ray P. S. Han教授设计出一种CNT/MoSe₂/C三层异质结构，并用于高效储钠。该材料中，CNT创造e⁻/Na⁺传输通道，MoSe₂层间距增大提高容量，C层提供保护作用免受电解液副反应的影响。

作者首先通过溶剂热/退火得到CNT/MoSe₂材料，再通过葡萄糖碳化获得最终产物CNT/MoSe₂/C。

CNT/MoSe₂的平均直径为50 nm，高于纯CNT的平均直径35 nm，并且具有明显的双层结构。CNT/MoSe₂中MoSe₂的层间距为0.65 nm，对应着(002)晶面。CNT/MoSe₂/C的直径为60 nm，其中MoSe₂的厚度为8.5 nm，碳层的厚度为3 nm，MoSe₂的层间距也进一步扩大到0.67 nm。

控制葡萄糖的浓度可以调控碳层的厚度。

XRD表征：27.3°和44.2°属于碳的特征峰，其它峰属于MoSe₂ (JCPDS 29–0914)，空间群为P63/mmc。

Raman表征：1352和1586 cm⁻¹属于CNT的D带和G带，其它位于239.34 cm⁻¹，283.6 cm⁻¹和354 cm⁻¹ 处的峰分别为A1g，E2g1和 B2g1特征带。

位于0.48 V的CV峰为Na⁺插层MoSe₂形成Na_xMoSe₂，0.18 V的峰表示Na_xMoSe₂还原成Na₂Se和金属Mo。CNT/MoSe₂/C材料在100 mA g⁻¹电流密度下的初始充放电容量分别为432和645 mAh g⁻¹。

氧化峰和还原峰的b值分别为0.81和0.86，证明了该材料具有电池-电容行为。

该异质结构即便在电池很长循环后，依旧能得到很好的保持，MoSe₂层的厚度依然为8 nm，碳层的厚度依然为3 nm。

该工作以“A 3D Trilayered CNT/MoSe2/CHeterostructure with an Expanded MoSe2 Interlayer Spacing for an EfficientSodium Storage” 为标题于2019年7月2日发表在国际顶刊Adv.Energy Mater.上。

A 3D Trilayered CNT/MoSe2/CHeterostructure with an Expanded MoSe2 Interlayer Spacing for an EfficientSodium Storage. (Adv. Energy Mater., 2019，DOI: 10.1002/aenm.201900567)

原文链接：https://doi.org/10.1002/aenm.201900567