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湖南工业大学朱裔荣教授&中南大学邹国强教授EnSM：相工程助力实现超高容量1T/2H-MoS2用于先进铵离子存储

能源学人 · 公众号 · · 2025-02-26 09:48

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【研究背景】

近年来，水系铵离子电池 (AAIBs) 因其卓越的安全性、低廉的成本、丰富的资源以及出色的电化学性能，赢得了广泛的关注。其中，二硫化钼 (MoS ₂ ) 作为一种新型的钼基负极材料，凭借其较大的比表面积、丰富的活性位点以及出色的电化学活性，被视为一种极具潜力的铵基储能负极材料。但遗憾的是，较低的容量、差的倍率性能以及不稳定的结构在很大程度上影响了AAIBs的整体性能，从而阻碍了其进一步的发展。因此，提升MoS ₂ 负极的电化学性能并探索其在AAIBs中的储能机理，对于其未来应用和发展具有重要的意义。

【工作介绍】

近日，湖南工业大学朱裔荣教授&中南大学邹国强教授在国际知名期刊 Energy Storage Materials 上发表了题为”Phase engineering enables ultrahigh-capacity 1T/2H-MoS ₂ for advanced ammonium-ion storage”的研究论文，湖南工业大学硕士研究生齐心雨为第一作者，湖南工业大学朱裔荣教授和中南大学邹国强教授为共同通讯作者。该工作受密度泛函理论（DFT）计算的启发，采用相工程策略通过水热法设计并合成了1T/2H-MoS ₂ 纳米花，并研究了不同晶体相对于MoS ₂ 基水系铵离子电池（AAIBs）性能的影响，探讨了1T/2H-MoS ₂ 的NH ₄ ⁺ 存储机制。DFT计算和实验表明，1T-MoS ₂ 的成功引入，扩大了MoS ₂ 的层间距，提高了电子电导率，并降低了扩散能垒。因此，与2H-MoS ₂ 负极相比，1T/2H-MoS ₂ 负极实现了更高的比容量、更优异的倍率性能以及更稳定的循环性能。动力学分析（CV、EIS 和 GITT）证实，引入1T相后，1T/2H-MoS ₂ 负极实现了电子电导率的提升和NH ₄ ⁺ 扩散动力学的加速。通过非原位测试发现，1T/2H-MoS ₂ 负极的能量存储机制是可逆的NH ₄ ⁺ 嵌入/脱出，同时伴随着H键的形成/断裂以及MoS ₂ 的相变（充电：1T→2H，放电：2H→1T）。这项研究不仅为高性能AAIBs负极材料的设计和开发提供了良好的策略，而且为未来对其储能机制的探索提供了宝贵的理论指导。

图1. 1T/2H-MoS ₂ 和2H-MoS ₂ 样品的DFT计算结果。

图2. 1T/2H-MoS ₂ 和2H-MoS ₂ 样品的合成路线示意图。

图3. 1T/2H-MoS ₂ 和2H-MoS ₂ 样品的形貌表征。

图4. 1T/2H-MoS ₂ 和2H-MoS ₂ 样品的结构和组分表征。

图5. 1T/2H-MoS ₂ 和2H-MoS ₂ 样品的电化学性能测试。

图6. 1T/2H-MoS ₂ 和2H-MoS ₂ 样品的动力学分析。

图7. 1T/2H-MoS ₂ 样品的储铵机理。

Xinyu Qi, Yirong Zhu,* Yuting Xu, Wenhao Chen, Zhongliang Hu, Liujiang Xi, Yujia Xie, Hongshuai Hou, Guoqiang Zou,* and Xiaobo Ji, Phase engineering enables ultrahigh-capacity 1T/2H-MoS ₂ for advanced ammonium-ion storage, Energy Storage Materials , 2025, https://doi.org/10.1016/j.ensm.2025.104063

【作者简介】

第一作者简介：

齐心雨，女，湖南工业大学材料与先进制造学院2022级硕士研究生，主要从事铵离子电池/电容器的研究。以第一作者在Energy Storage Materials期刊上发表论文1篇。

通讯作者简介：

朱裔荣，湖南工业大学教授，博士生导师，工程师，新能源材料系主任，湖南省杰出青年基金获得者，连续入选2020-2024年全球前2%顶尖科学家终身影响力榜单。2015年博士毕业于中南大学，师从国家杰青纪效波教授。主要从事超级电容器、水系电池等领域的研究。以第一或通讯作者在Energy & Environmental Science, Advanced Energy Materials, Advanced Functional Materials, Nano Energy, Energy Storage Materials等期刊上发表论文60余篇，其中ESI热点论文3篇，ESI高被引论文15篇，论文他引8000余次，H指数50。担任Nanomaterials客座编辑，Advanced Powder Materials、SusMat、Exploration、Battery Energy、Acta Physico-Chimica Sinica、Chinese Chemical Letters、Rare Metals等期刊青年编委；担任Advanced Energy Materials, Advanced Functional Materials, Energy Storage Materials等60余个期刊的审稿人。申请及授权国家发明专利10余项。获湖南省国防科技进步三等奖（1/5）、株洲市科技进步三等奖（2/3）、湖南省优秀博士学位论文奖等。

邹国强，中南大学教授，博士生导师，先后入选科睿唯安全球“高被引学者”、中国大学生知行促进计划优秀指导教师、湖湘青年英才，获湖南省自然科学一等奖、湖南省优秀青年基金、湖南省高等教育教学成果奖二等奖，受邀主编《Sodium Ion Capacitors》、《Sodium Ion Batteries》英文专著两部; 担任国际期刊Nano-Micro Letters、Carbon Energy等的青年编委，近五年发表SCI论文100余篇，其中以通讯作者在国际顶级期刊 Angewandte Chemie、Advanced Materials、Advanced Energy Materials、ACS nano等刊物上发表论文40余篇，其中 IF>20的论文12篇，引用共计15000余次，H因子71。申请国家发明专利40余项，授权30余项。

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