DOI:10.1016/j.jallcom.2020.157771
MoS2具有較高的本征離子導電性和理論容量,是儲能電極的重要組成部分。在本研究中,成功制備了與一維碳納米纖維(CNFs)相互連接的MoS2層,為穩定的電荷轉移動力學提供了一個三維導電網絡。MoS2納米片通過簡單的水熱過程粘附在一起形成微花。此外,納米片可以直接生長在電紡CNFs上。其結構、功能和形態特征表明納米復合材料的成功制備。而且,通過BET分析確定了該復合材料的表面積,并對其作為超級電容器電極進行了電化學研究。沉積在石墨片(1×1 cm2)上的納米復合材料在1 A g-1的較低電流密度下顯示出903.9 F g-1的高容量,即使在5000次充放電循環后也能保持94%的效率。在1M KCl電解液中以0.8V(-0.4至+0.4V)的電勢范圍檢驗了此過程。上述結果證實了所制備的納米復合材料可用于具有良好循環性能的高電容超級電容器電極。
圖1.(a)MoS2和MoS2/CNF納米復合材料的XRD圖,(b)MoS2和MoS2/CNF納米復合材料的FTIR光譜,(c&d)MoS2和MoS2/CNF的N2吸附-解吸等溫線和BJH曲線。
圖2.(a和b)MoS2納米花的FESEM圖像,(c和d)不同放大倍數的MoS2/CNF,這證實了水熱合成的MoS2納米片粘附在一起形成了MoS2納米花,并且被封裝在CNFs表面上。(e&f)MoS2和MoS2/CNF的EDAX光譜證實了元素Mo、S和C的組成。
圖3.(a-c)MoS2/CNF的不同放大倍率TEM圖像,證實了MoS2納米片在CNFs表面上呈分層排列,(d)MoS2/CNF的SAED圖譜和(e-g)MoS2/CNF的元素映射,從中可以觀察到均勻分布的Mo、S和C。
圖4.(a)MoS2/CNF的XPS全掃描光譜,(b)Mo3d,(c)S2s和(d)C1s的高分辨率反褶積光譜。
圖5.(a)在1M的不同電解質(KOH,KCl,Na2SO4,NaCl和NaOH)中的CV,掃描速率為100 mV s-1,(b)裸石墨片、MoS2和MoS2/CNF的比較CV曲線,(c&d)使用1M KCl作為電解質,掃描速率為10至1000 mV s-1,電位范圍為-0.4至0.4V,循環伏安積分面積增加時,MoS2和MoS2/CNF涂覆石墨片的循環伏安圖。
圖6.(a和b)在不同的電流密度(1、1.5、2、2.5和3 A g-1)下MoS2和MoS2/CNF的對稱GCD曲線,(c)電流密度為1 A g-1時,MoS2和MoS2/CNF的比較GCD圖顯示出376和903.9 F g-1的比電容,(d)純MoS2和MoS2/CNF的比電容與電流密度之間的關系。
圖7.(a)K+和Cl-離子擴散到電極/電解質界面處MoS2/CNF的可用孔中的示意圖,(b)MoS2/CNF在1 A g-1下循環5000次的穩定性,插入圖顯示前10個循環和最后10個循環的GCD。(c)在0.01Hz至100kHz頻率范圍內記錄的MoS2和MoS2/CNF的阻抗譜。