SBRAS尼古拉耶夫无机化学研究所--四硫代钼酸铵和氧化石墨的快速热分解：MoS2和石墨烯进行纳米级偶联以增强锂离子电池的容量

我们报告了MoS₂/石墨烯偶联是在热冲击条件下四硫代钼酸铵和氧化石墨烯的混合物分解的结果。X射线衍射和拉曼光谱表明400℃的温度足以形成MoS₂晶体。高分辨率电子显微镜检测到，纳米级的MoS₂晶体沿着或垂直于石墨烯表面取向，或者它们被掺入石墨烯层之间。电子能量损失的C K边缘光谱证实了组分之间的牢固结合。这些材料用作锂离子电池的电极，能够在10 A/g的电流密度下维持564 mAh g^-1的比容量，在接下来的425个周期（0.1 A/g）下，容量逐渐增加至约1730 mAh g^-1。我们的研究表明，前体的快速分解会在石墨烯和MoS₂层中造成缺陷，较短的合成时间可形成几层MoS₂纳米片，并且在反应器中产生的高压导致组分之间的共价键合。这些结构特征确保了在电池的长期运行过程中有许多吸附锂离子的位置，离子的快速传输以及电极的高稳定性。

Figure 1. MoS₂/石墨烯样品合成过程的示意图。

Figure 2. 在传统模式（a-c）和BSE模式（d-f）下1MoS₂/G（a,d）、2MoS₂/G（b,e）和3MoS₂/G（c,f）的SEM图像。

Figure 3. 选定区域的2MoS₂/G样品的（a,b）TEM图像和（c）在C K边缘处测得的EEL光谱。2MoS₂/G样品的TEM图像：（d）石墨烯层上的多孔沉积物，（e）沉积物中的MoS₂附聚物，（f）垂直定向于石墨烯表面缠结的MoS₂纳米片（（e）的放大部分）；（g）沿石墨烯排列的MoS₂层表面，（h）夹在有缺陷的石墨烯层之间。石墨烯层中的纳米级空位缺陷在（g）中用圆圈表示。

Figure 4. 前三个周期1MoS₂/G的CV曲线，扫描速率为0.1 mV s^-1（a）。合成材料的倍率性能（b）。3MoS₂/G（c）和2MoS₂/G（d）的循环性能。

Figure 5. MoS₂/G材料在不同扫描速率下的CV曲线（a）；四个氧化还原峰的log（i）与log（v）图（b）；以1 mV/s的扫描速率测得的电容行为对CV响应的贡献（c）；在不同扫描速率下，电容和扩散控制贡献的归一化比率（d）。

相关研究成果于2021年由SB RAS尼古拉耶夫无机化学研究所L.G. Bulusheva课题组，发表在Carbon（https://doi.org/10.1016/j.carbon.2020.10.097）上。原文：Nanoscale coupling of MoS₂ and graphene via rapid thermal decomposition of ammonium tetrathiomolybdate and graphite oxide for boosting capacity of Li-ion batteries。