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由于價格更低、安全性更高，開發(fā)高性能鉀離子電池（KIBs）作為鋰離子電池的替代品具有重要意義。高能量密度的MoSe₂已被確定為有前途的KIB負極材料，然而其電化學可逆性仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。

在此，華東理工大學李春忠教授、江浩教授等人報道了在rGO表面合成了異質 MoSe₂ /N摻雜碳納米陣列（MoSe₂ @C/rGO）作為KIB的高性能負極材料。研究表明，原子相互重疊的特性確保了放電過程中有豐富的K₂Se/N摻雜碳的異質界面同時削弱了放電產(chǎn)物 (K₂Se) 的K-Se鍵。

與純K₂Se相比，K-Se鍵的長度拉伸了3.9%，角度擴大了19.2%，在充電過程中極大地促進了Mo-Se鍵的再生。此外，MoSe₂層間距離擴大為1.20 nm，從而實現(xiàn)更快的K離子擴散。

圖1. MoSe₂ @C/rGO的合成與表征

因此，這種結構設計不僅加速了K離子擴散和電子轉移，而且顯著增強了電化學可逆性。MoSe₂ @C/rGO負極材料在0.2 A g^-1下超過200次循環(huán)仍實現(xiàn)了402 mAh g^-1的高K離子存儲容量。

以1.0和5.0 A g^-1長時間循環(huán)1000次后其容量仍可保持307和196 mAh g^-1，保持率分別為90.5% 和83.9%，這是目前報道已知的最優(yōu)異的KIBs性能。此外，作者結合DFT計算、原位拉曼光譜和非原位XAS分析闡明了在脫鉀/鉀化過程中該材料的K離子存儲機制和結構-性能關系。

圖2. MoSe₂ @C/rGO負極材料的儲鉀性能

Heterogeneous MoSe₂/Nitrogen-Doped-Carbon Nanoarrays: Engineering Atomic Interface for Potassium-Ion Storage, Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202110223

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華東理工李春忠/江浩AFM：用于儲鉀的異質MoSe2/氮摻雜碳納米陣列

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