樓雄文&遇鑫遙Angew. Chem. Int. Ed.：碳包覆的超薄SnS納米片組裝多級結構納米管用于鈉的快速存儲

【引言】

近年來，由于金屬硫化物具有較高的電化學活性和豐富的氧化還原反應活性位點，使其在電化學儲能應用方面具有極大的潛力，從而受到研究者的廣泛關注。其中，由低維納米材料組裝而成的多級結構管狀金屬硫化物，具有多級中空結構和一維結構的組合協同優勢，從而獲得更加優異的電化學儲能性能。而在眾多的金屬硫化物中，硫化錫是一種極具代表性的二維層狀結構材料，已經有許多相關的報道，是一種極具潛力的鈉離子電池負極材料。

【成果簡介】

近日，來自南洋理工大學的樓雄文教授與浙江大學的遇鑫遙研究員（共同通訊作者）、何佩雷（第一作者）在Angewandte Chemie International Edition上發表了題為“Hierarchical Nanotubes Constructed by Carbon-Coated Ultrathin SnS Nanosheets for Fast Capacitive Sodium Storage”的文章。文中介紹了一種簡單的模板法制備方法，最終合成了由SnS超薄納米片組裝成的多級結構納米管材料。同時，為了進一步提升材料的電化學性能，在反應體系中加入了葡萄糖，從而在SnS納米管表面包覆碳層（記為SnS@C納米管）。基于這樣的獨特結構優勢，SnS@C納米管表現出循環穩定性好、倍率性能好等優異的儲鈉性能。???

【圖文導讀】

圖1 多級結構SnS納米管的合成示意圖

在步驟Ⅰ中，在實驗體系中采用PVP輔助的方法在MoO₃納米棒表面生長SnS納米片；在步驟Ⅱ中，采用NH₃刻蝕去除MoO₃形成納米管結構。

圖2 MoO₃@SnS納米棒和多級結構SnS納米管的形貌表征

（a），（b）MoO₃@SnS納米棒的FESEM圖

（c）MoO₃@SnS納米棒的TEM圖

（d），（e）多級結構SnS納米管的FESEM圖

（f）多級結構SnS納米管的TEM圖

圖3 多級結構SnS@C納米管的形貌表征

（a）-（c）多級結構SnS@C納米管的FESEM圖

（d），（e）多級結構SnS@C納米管的TEM圖

（f）碳包覆超薄SnS納米片的HRTEM圖

圖4 SnS@C納米管的儲鈉性能表征

（a）在電流密度為0.1 A/g時，SnS@C納米管的充放電曲線

（b）在電流密度為0.2 A/g時，SnS@C納米管和SnS@C微米花狀結構的循環性能曲線

（c）SnS@C納米管和SnS@C微米花狀結構的倍率性能曲線

【總結】

文中介紹了一種簡單的利用MoO₃為模板，合成了多級結構SnS納米管的方法，并在合成過程中加入葡萄糖進行表面的原位碳層包覆。最終得到的SnS@C納米管與SnS@C微米花狀結構相比，展現了更好的電化學性能。在0.2 A/g電流密度條件下，SnS@C納米管在循環100圈之后能夠保持440 mAh/g的儲鈉容量。提升電流密度至5 A/g后，材料仍能有290 mAh/g的容量，表現了良好的儲鈉性能。此外，文中設計得到的超薄SnS納米片（厚度約為6 nm）組成的多級結構SnS納米管材料，由于其獨特的結構特性，使其在電催化、光電池等其他領域也有極大的應用潛力。

文獻鏈接：Hierarchical Nanotubes Constructed by Carbon-Coated Ultrathin SnS Nanosheets for Fast Capacitive Sodium Storage（2017，Angewandte Chemie International Edition，DOI：10.1002/anie.201706652）

本文由材料人新能源前線沐雨若晴供稿，材料牛整理編輯。

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