碳化钼复合材料助力高性能钠硫电池

高性能钠硫电池因具有高理论比容量、价格低廉和对生态环境较为好友的优点，而深受广大储能研究者的青睐。不过，该电池也存在诸多的不足，比如硫导电性低，充放电过程中多硫化钠的“穿梭效应”、大的体积效应及缓慢电极动力学反应等。有鉴于此，华南理工大学研究团队设计出了一种新型的碳化钼复合材料，即将α-MoC1-x纳米颗粒均匀负载在三维贯通的蜂窝状中空碳球上（MoC@NHC），幷将其作为钠硫电池的硫载体材料，而能极大提高该电池的电化学性能。

碳化钼粉是碳进入过渡金属的晶格形成的一族具有金属性质的间充型化合物，具有较高的熔点和硬度，良好的催化性能、热稳定性、机械稳定性和抗腐蚀性等特点。在催化特性方面，MoC粉在许多方面与铂族贵金属相似，特别是其加氢活性上与Pt、Pd等贵金属相当，有望成为贵金属的替代物。此外，MoC粉还被发现有类似贵金属的电子结构和催化特性以及拥有好的电容特征和充放电行为，是一种很有应用前景的催化新材料。

比如，MoC@NHC材料可以作为钠硫电池的高效正极电催化剂，具体优势如下：中空碳结构具有较大的空隙空间，有利于对多硫化钠的物理吸附和缓冲充放电过程中体积的膨胀；由PMA@ZIF-8（磷钼酸和沸石咪唑酯骨架结构材料）衍生的氮掺杂的碳壳可以有效提高电极的电导率和吸附多硫化物；α-MoC1-x纳米颗粒能在增强吸附多硫化钠能力的同时，对多硫化钠的氧化还原过程表现出优异的电化学催化活性。

MoC@NHC材料的制备：以羧基化的聚苯乙烯（PS）为模板，ZIF-8为主体框架材料，磷钼酸（ PMA）为客体功能分子，制成核壳结构的PS/PMA@ZIF-8前驱体，前驱体再经过高温热解合成即可获得所需要的材料。

该研究成果以“A highly-efficient electrocatalyst for room temperature sodium-sulfur batteries: assembled nitrogen-doped hollow porous carbon spheres decorated with ultrafine α-MoC1-x nanoparticles”为题发表在国际期刊Energy Storage Materials上。

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