氮摻雜枝狀TiO2/C納米纖維上生長的MoS2納米材料的可控設計：贗電容行為誘導以增強鈉存

DOI: 10.1002/smll.201904589

本文采用靜電紡絲和水熱處理的方法制備了生長MoS2納米片的氮摻雜枝狀TiO2/C納米纖維（NBT/C@MoS2 NFs），并將其作為鈉離子電池（SIBs）的負極材料。連續的一維枝狀TiO2/C納米纖維為生長多孔MoS2納米片提供了較大的比表面積，并提高了電極的導電性和循環穩定性。大表面積和氮的摻雜有利于Na+離子和電子的遷移。NBT/C@MoS2 NFs具有獨特的設計和非本征贗電容特性，600次循環后，在200 mA g-1下可提供448.2 mA h g-1的超長循環穩定性。即使在2000 mA g-1的高速率下，仍然可以實現258.3 mA h g-1的可逆容量。動力學分析表明，贗容性貢獻是獲得優良速率性能的主要因素。合理的設計和優異的電化學性能使NBT/C@MoS2 NFs具有作為鈉離子電池理想負極材料的潛力。

圖1.NBT/C@MoS2 NFs和NT/C@MoS2 NFs的制備過程示意圖。

圖2.a，b）氮摻雜的TiO2/C納米纖維、c，d）氮摻雜的枝狀TiO2/C納米纖維的SEM圖像，e，f）NT/C@MoS2 NFs和g，h）NBT/C@MoS2 NFs在不同的放大倍數下。

圖3.a）NT/C@MoS2 NFs和b）NBT/C@MoS2 NFs的TEM圖像，c）HRTEM圖像，d）EDS圖，e）STEM，以及f-k）對應的NBT/C@MoS2 NFs元素映射圖像。

圖4.NBT/C@MoS2 NFs和NT/C@MoS2 NFs的XPS光譜，包括a）C 1s、b）Ti 2p、c）O 1s、d）N 1s、e）Mo 3d和f）S 2p。

圖5.a）NBT/C@MoS2 NFs和NT/C@MoS2 NFs的XRD圖、b）拉曼光譜、c）氮氣吸附-解吸等溫線、d）孔徑分布。

圖6.NBT/C@MoS2 NFs的鈉儲存性能。a）掃描速率為0.5 mV s-1時的CV曲線，b）電流密度為200 mA g-1時的恒電流充電/放電電壓曲線，c）與NT/C@MoS2 NFs相比，NBT/C@MoS2 NFs在200 mA g-1的電流密度下的循環性能 ，d）充電/放電曲線，以及e）在各種電流密度下獲得的倍率性能。

圖7.NBT/C@MoS2 NFs負極Na+儲存行為的動力學和定量分析。a）在不同掃描速率下的CV曲線，b）對數峰值電流與對數掃描速率圖（插圖為計算出的b值的摘要），c）在0.7 mV s-1的掃描速率下電容和擴散控制貢獻的分離 ，d）在不同掃描速率下的偽電容貢獻的百分比。