陈远富/王泽高/贺加瑞ACS Nano: 1T'-MoTe2量子点修饰的3D石墨烯催化性能卓越！

为锂硫电池开发具有高电导率和快速动力学以及有效抑制多硫化锂穿梭效应的硫电极仍然具有挑战性。为了提高循环过程中硫的利用率，应该努力促进界面反应并阐明具有内在快速动力学的表面反应机制。

在此，四川大学王泽高研究员、电子科技大学陈远富教授以及德克萨斯大学奥斯汀分校贺加瑞等人通过密度泛函理论计算深入研究了具有不同相（2H、1T和1T’）的极性MoTe₂，表明1T’-MoTe₂在费米能级附近显示出集中态密度（DOS）并具有高电导率。

通过优化合成，制备了1T’-MoTe₂量子点修饰的三维石墨烯（MTQ@3DG）来克服上述问题，并在Li-S电池中实现了卓越的性能。

图1. MTQ@3DG /S的合成策略及表征

由于1T’-MoTe₂量子点的化学吸附和高催化作用，MTQ@3DG/S 在0.2 C下表现出1310.1 mAh g^-1的高可逆放电容量，在600次循环中每个循环的容量衰减率为 0.026%。

吸附计算表明，Li₂S₂转化为Li₂S是限速步骤，其中石墨烯的吉布斯自由能为1.07 eV，1T’-MoTe₂的吉布斯自由能为0.97 eV，揭示了1T’-MoTe₂的重要性。此外，原位拉曼光谱研究证明了在基于MTQ@3DG/S正极的电池循环过程中LiPS的穿梭效应得到了抑制。

图2. MTQ@3DG /S电极及软包电池的电化学性能

Outstanding Catalytic Effects of 1T′-MoTe₂ Quantum Dots@3D Graphene in Shuttle-Free Li-S Batteries, ACS Nano 2021. DOI: 10.1021/acsnano.1c03011

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