Bimetallic metal-organic framework derived transition metal sulfide microspheres as high-performance lithium/sodium storage materials

双金属片 材料科学 微球 锂(药物) 硫化物 金属 化学工程 硫化铁 过渡金属 硫化钠 无机化学 化学 冶金 催化作用 有机化学 硫黄 医学 工程类 内分泌学
作者
Baole Guan,Sheng Li,Nan Zhang,Ting Sun,Yan‐Rong Zhu,Junhong Zhang,Ting‐Feng Yi
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:446: 137154-137154 被引量:34
标识
DOI:10.1016/j.cej.2022.137154
摘要

• A novel ZCS@NC@MS hierarchical composite was synthesized for the first time. • N-doped carbon and MoS 2 synergistically improve the electrochemical properties. • The heterointerface effectively facilitate the ions/electrons diffusion kinetics. • ZCS@NC@MS exhibits excellent electrochemical performance for LIBs and SIBs. MoS 2 as a promising electrode has aroused widely attention because of the high theoretical capacity. However, the poor electrical conductivity and large volume expansion seriously impede the practical application. Herein, we propose a novel hydrangea-like hierarchical Zn 0.76 Co 0.24 S@NC@MoS 2 (denoted as ZCS@NC@MS) composite by cultivating ultrathick MoS 2 nanoplates on N-doped carbon matrix derived from the bimetallic metal–organic framework. On the one hand, the N-doped carbon matrix can not only improve the electrical conductivity, but also mitigate the volume expansion. In addition, the heterointerfaces can induce the built-in electric field, thus facilitating the ion diffusion kinetics. Integrating the above advantages, ZCS@NC@MS as anode for lithium-ion batteries delivers an outstanding specific capacity of 1040.5 mAh g −1 at 0.1 A g −1 and a high reversible capacity of 680 mAh g −1 over 1000 cycles at 1.0 A g −1 . ZCS@NC@MS as anode for sodium-ion batteries also manifests an excellent specific capacity of 723.6 mAh g −1 at 0.1 A g −1 . The density functional theory calculation further confirms that heterointerfaces can effectively improve the reaction kinetic. Consequently, this novel strategy provides a new pathway to improve the energy storage performance of two-dimension transition metal sulfides.
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