康文裴副教授、孙道峰教授，CEJ：种子诱导策略构筑富相界面钠/钾离子电池负极材料

第一作者：王玉玉

通讯作者：康文裴*，孙道峰*

单位：中国石油大学（华东）

MoSe₂，作为一类典型的过渡金属硒化物因其独特的“三明治”层状结构、合适的层间距离和多电子转换反应等优点，被认为是非常有吸引力的钠离子电池（SIB）和钾离子电池（PIB）负极材料。然而，高表面能的二维结构的团聚所导致的结构不稳定性和迟缓的内在电子转移特性仍然阻碍着它的进一步应用。研究表明，与导电碳网络结合、构建蛋黄壳结构、空心结构等特殊结构以及调控组分三种策略可用来提高材料的Na⁺/K⁺的存储能力。其中，多相界面的构筑可以加快电子/离子的扩散速率，从而增加材料Na⁺/K⁺离子的界面储存量。因此，可以实现MoSe₂基负极材料的高倍率和长循环稳定性能。

近日，中国石油大学（华东）孙道峰教授课题组在Chemical Engineering Journal上发表题为“Seed-induced strategy for the construction of nitrogen-doped carbon coated MoSe₂/ZnSe-NC nanotubes with enriched phase boundaries toward boosting Na/K-ion storage”的研究性文章。该文章基于种子诱导策略设计了具有丰富相界面的纳米结构，内置电场的形成以及较高的界面存储可以促进钠/钾离子的快速存储，该文章从实验和理论计算的角度证明了该结构的优越性，为高性能钠/钾离子电池负极材的制备提供借鉴。

采用种子诱导和硒化策略成功制备了由MoO3/Zn-HMT衍生的富相界面氮掺杂碳包覆MoSe₂/ZnSe-NC (MoSe₂/ZnSe-NC@NC) 纳米管。其生长过程具体如下：利用柠檬酸钠修饰的MoO₃纳米棒作为六亚甲基四胺(Zn-HMT)配位锌离子的成核位点。Zn-HMT 优先生长在 MoO₃ 纳米棒的表面，形成坚固的 MoO₃/Zn-HMT 异质结构。在包覆聚多巴胺（PDA）层和硒化处理后，原位转化为 MoSe₂/ZnSe-NC@NC 纳米管。由于 MoSe₂ 和 ZnSe 之间的较强结合力，因此可以形成丰富的异质界面。

结果表明，MoSe₂/ZnSe-NC@NC 负极在SIB 和 PIB 都具有优异的快速离子存储性能（SIB 在 10.0 A g^-1 时为 200.9 mAh g^-1，PIB 在 10.0 A g^-1 时为 109.5 mAh g^-1）。离子扩散动力学分析和密度泛函理论（DFT）计算进一步证实，多相界面工程可提供额外的界面存储位点，促进钠离子和钾离子的传输和迁移，从而显著提高 Na⁺/K⁺ 反应动力学，实现优异的 Na⁺/K⁺ 离子存储特性。

综上，本文将组分调控工程与结构设计和碳改性相结合，经种子诱导和硒化过程设计了一种具有丰富相界面的 MoSe₂/ZnSe-NC@NC 纳米管。通过构建 MoSe₂、ZnSe 和 NC 梯度分布的中空异质结构，可以充分发挥结构、组成和相界面优点的协同优势。动力学分析和 DFT 计算证实了这一点。此外，非原位拉曼和 XRD 测试表明其Na⁺/K⁺ 储能机制为MoSe₂ 的插层和转化反应、ZnSe 的转化和合金反应以及碳中的可逆插层反应。这可以协同提高 MoSe₂/ZnSe-NC@NC负极在 SIB 和 PIB 中的电化学性能。

Seed-induced strategy for the construction of nitrogen-doped carbon coated MoSe₂/ZnSe-NC nanotubes with enriched phase boundaries toward boosting Na/K-ion storage

康文裴副教授简介：2013年毕业于山东大学，随后在香港城市大学“超金刚石及先进薄膜研究中心”进行研究工作，2016年加入中国石油大学（华东）任副教授，长期从事无机功能材料的设计合成及其在锂/钠二次电池中的研究。以第一作者或通讯作者身份在Nano Energy、Adv. Sci.、Chem. Eng. J.、Nano research、J. Mater. Chem. A、Small、ACS  Appl. Mater. Interfaces等学术刊物上发表多篇研究论文，H-index为36。

孙道峰教授简介：教育部新世纪优秀人才、泰山学者特聘教授、2015-2021年连续七年入选爱思唯尔（Elsevier）中国高被引学者榜单；孙道峰教授的主要研究方向是晶态多孔材料结构设计与组装、高选择性气体吸附剂和分离膜、能量储存和转换材料的设计与合成。已发表超过306篇SCI科学论文，包括Chem. Soc. Rev.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Coord. Chem. Rev.、Adv. Sci.、Appl. Catal. B、ACS Nano 和ACS Cent. Sci.等高水平杂志;论文总引用14000余次，单篇论文最高引用500余次，H-index为64。