分级孔Mo2C/C杂化材料的设计合成和储锂性能研究

　　过渡金属碳化物具有熔点高、热导电性良好、机械强度大、机械稳定性好、抗腐蚀能力强等优点，被广泛应用在催化领域。近年来，在能源领域如燃料电池阴极氧还原反应、锂离子电池电极材料及电催化析氢反应等方面的应用也引起了人们的广泛关注。对碳化物在锂离子电池中的应用，目前大多数工作集中在对二维层状碳化物材料的研究，但是由于其自身结构的原因导致产生的储锂容量较低，这在一定程度上限制了材料在实际中的应用。因此，开发出非层状的具有高容量的碳化物电极材料非常有必要。北京理工大学化学学院的一个研究组采用简单有效的冷冻干燥策略，成功制备了非层状的由4~7 nm的纳米颗粒组成的分级孔Mo₂C/C（HP-Mo₂C/C）杂化材料，并对其结构和储锂机制进行了细致研究，相关研究成果发表在2015年12月的《Nano Energy》上。 

　　图1 （a）HP-Mo₂C/C杂化材料、纯Mo₂C及Mo箔的X-射线近边吸收谱和（b）相应的微分图。（c）HP-Mo₂C/C杂化材料在储锂性能图。 

　　作为锂离子电池负极材料，该研究组所合成出的碳化物杂化材料展现出了优良的循环稳定性和较高的容量，所呈现出的性能在已报道的碳化物储锂材料中，几乎是最优秀的。同时，根据实验结果，也提出了可能的储锂机制和产生优越性能的原因。在本研究中，利用北京同步辐射装置（BSRF）1W1B-XAFS实验站技术对杂化结构进行了研究，结果表明，Mo₂C/C杂化材料中的Mo₂C和C之间存在着强烈的相互作用，这种相互作用的存在可以大大缓解Mo₂C的体积膨胀，从而避免电极材料的粉化和脱落。因，Mo₂C和C间的相互作用对材料优良电化学性能的产生起到了至关重要的作用。  

　　该项工作为非层状纳米多孔碳化物的合成提供了一种简单有效的方法，为非层状碳化物在电池领域的研究提供了一定的实验基础和理论依据，具有重要的研究意义。

　　发表文章： 

　　Ying Xiao, Lirong Zheng, Minhua Cao, Hybridization and Pore Engineering for Achieving High-Performance Lithium Storage of Carbide as Anode Material. Nano Energy 12 (2015) 152–160.