南开大学Yijing Wang --Ti3C2Tx MXene包裹中空纳米球NiSe2@C复合材料提高钠存储

钠离子电池具有钠源丰富、价格低廉的优点，但由于钠离子半径大，体积膨胀严重，循环稳定性差，限制了其实际应用。在此，我们开发了一种用于高级钠离子存储的三维(3D) Ti3C2Tx MXene包裹NiSe2@C中空纳米球(NiSe2@C@MXene)复合材料。MXene在NiSe2@C中空纳米球上的静电自组装不仅对碳包覆的NiSe2提供了双重结构约束，而且有效地抑制了MXene的自堆积。NiSe2@C@MXene电极利用高导电的三维层次网络，具有增强的电化学活性、快速的电化学动态和丰富的空间受限活性位点，具有高可逆性和稳定的结构整合。NiSe2@C@MXene电极经过4000次循环后，在2000 mA g-1下提供了327 mA h g-1的协同增强容量，表明了高倍率性能和长期稳定性。本研究为MXene和镍基高性能储钠电极材料的开发提供了一条新的途径。

图1 NiSe2@C@MXene复合材料的制造工艺示意图。

图2 (a) Ni(OH)2空心纳米球和(b) Ni@C空心纳米球的SEM图像。(c) NSCM-20%复合材料的SEM图像、(d) TEM图像和(e) HRTEM图像。(f) HAADFSTEM图像和(g) NSCM-20%复合材料对应的元素映射。

图3 (a) NS、NSC、NSCS -10%、NSCS-20%、NSCS-30%复合材料的XRD谱图。(b) NSCM-20%， NSC, Ti3C2Tx MXene的XPS谱图。(c-f)对应Se 3d, Ni 2p, Ti 2p, C 1s的高分辨率XPS谱。

图4. NSCM -20%的电化学性能。(a)扫描速率为0.2 mV s-1时的CV曲线。(b) 100 mA g-1时恒电流充放电曲线。(c) 100 mA g-1循环性能比较。(d)比较不同电流密度下的速率特性。(e)不同电流密度下的充放电曲线。(f)与文献进行速率容量比较。(g) 2000 mA g-1循环性能比较。

图5 (a)不同扫描速率下NSCM-20%的CV曲线。(b)计算b值，(c)计算0.8 mV s-1时的电容贡献，(d) NSCM的电容贡献总结- 20%。

图6 (a)等高线图，(b) NSCM-20% 20电极的原位XRD图和充放电曲线。(c) NSCM-20%在周期中的结构优势示意图。

相关科研成果由南开大学Yijing Wang等人于2021年发表在Chemical Engineering Journal（https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.132394）上。原文：Composites of NiSe2@C Hollow Nanospheres Wrapped with Ti3C2Tx MXene for Synergistic Enhanced Sodium Storage。

王一菁 研究员 
Prof. Yijing Wang (Y.J. Wang) 
wangyj@nankai.edu.cn 
BS, Nankai University, China (1989) 
MS,Nankai University, China (1994) 
PhD,Nankai University, China (2000) 
Postdoctor,Tokyo University, Japan(2002-2004)

【研究方向】新型储氢材料及锂离子电极材料

【个人简历】

王一菁，南开大学研究员，博士生导师。1967年7月生，天津市人。1985年9月进入南开大学化学系学习，先后于1989年、1994年、2000年分别获得学士、硕士、博士学位。1989年7月-1991年9月南开大学科技咨询开发公司工作，1994年7月至今南开大学化学学院工作，2002年10月-2004年9月教育部公派赴日本东京大学先端科学技术中心博士后研究。兼任中国稀土学会固体科学与新材料专业委员会委员、《Rare Metals》、《稀土》等期刊编委。王一菁研究员主要从事新型储氢材料及锂离子电极材料研发工作。

代表性论文：

  1. Huang Y, An C, Zhang Q, Zang L, Wang C, Wang Y*. Cost-effective mechanochemical synthesis of highly dispersed supported transition metal catalysts for hydrogen storage, NANO ENERGY, 2021, 80, 105535;

  2. Chang X, Zang L, Liu S, Wang C, Wang Y*. In situ construction of yolk–shell zinc cobaltite with uniform carbon doping for high performance asymmetric supercapacitors, JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A 2018, 6, 9109–9115;

  3. Zang L#, Sun W#, Liu S, Tao Z,* Wang Y*, Enhanced Hydrogen Storage Properties and Reversibility of LiBH4 Confined in Two-Dimensional Ti3C2, ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES 2018, 10, 19598−19604;

  4. Zhang Y, Yang S, Chang X, Huinan Guo, Jiao L, Wang Y*, MOF based on a longer linear ligand: electrochemical performance, reaction kinetics, and use as a novel anode material for sodium-ion batteries, CHEMICAL COMMUNICATIONS, 2018, 54, 11793

  5. Guo H, Chen C, Chen C, Wang Y*, Wang C, High performance carbon-coated hollow Ni12P5 nanocrystals decorated on GNS as advanced anodes for lithium and sodium storage JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A, 2017, 5, 22316–22324

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