二硫化钼（MoS₂）具有较高的理论容量，被认为是下一代钠离子电池（SIBs）的理想负极材料。然而MoS₂的低电导率低、较大的体积变化以及相变不理想等问题阻碍了其实际应用。

近日，韩国科学技术研究院Sang-Ok Kim报道了一种简单的方法来制备由氮掺杂的MoS₂/C和纳米尺度的SiOC包覆层组成的分层设计的核−壳层异质结（N-MoS₂/C@SiOC）。

文章要点

1）该策略包括N-MoS₂/聚糠醛前体在硅油中稳定悬浮液的简易热解。研究人员通过自然发生的酸催化反应，然后在MoS₂中诱导N的自掺杂和糠醛的自聚合而制备出N-MoS₂/聚糠醛前驱体。随后，通过聚糠醛和硅油中的羟基之间的均匀自分散和氢键作用，成功获得了具有核−壳层结构的N-MoS₂/C@SiOC。

2）研究发现，在含碳的二维MoS₂结构中原位掺氮使得其层间距变大，导电率和机械稳定性提高，从而使得钠离子在循环过程中可以方便地、高度可逆地进行插入和提取。此外，具有表面电容反应性的纳米级SiOC外壳提供了导电途径，防止了电极/电解质界面上的不利副反应，并在严重的体积膨胀问题上起到了结构强化缓冲器的作用。

3）实验结果显示，N-MoS₂/C@SiOC复合材料表现出高可逆容量（540.7mAh g⁻¹）、高容量保持率（200次循环后100%）和高达10 A g⁻¹的优异倍率性能。因此，这种简单的分层核壳设计策略可以制造出高性能金属硫化物负极以及有望设计用于储能应用的其他高容量负极材料。

参考文献

Hyojun Lim, et al, Hierarchically Designed Nitrogen-Doped MoS₂/Silicon Oxycarbide Nanoscale Heterostructure as High-Performance Sodium-Ion Battery Anode, ACS Nano, 2021

DOI: 10.1021/acsnano.1c00797

https://doi.org/10.1021/acsnano.1c00797