一锅法合成多金属硫化物/碳复合材料及其储锂性能

多金属硫化物/碳(MMS/C)复合材料因其良好的结构稳定性、充足的活性位点和有益的协同效应,在能源、催化、传感、环境科学等领域具有良好的应用潜力。然而,MMS/C复合材料繁琐、低效和对环境有害的制备方法制约了其发展。本文报道了一种简易、通用的制备策略合成了系列MMS/C复合材料。该策略的关键是采用了碳源-非碳前驱体一体化的离子交换树脂-金属离子杂化组装体作为构筑单元,可实现均匀的多相有机/无机界面,在高温条件下原位生成封装于碳骨架中的金属硫化物。通过改变金属离子的种类,实现了14种MMS/C复合材料的合成。基于其组分和结构优势,所制MMS/C复合材料表现出高效、快速和持久的锂离子存储性能。其中,ZnS-Co_(9)S_(8)/C复合材料在0.1 A·g^(-1)电流密度下循环600次后仍具有651 mAh·g^(-1)的可逆储锂容量;当电流密度提高20倍时,容量保持率超过54%,展现出优异的倍率性能。本文提出的均一、多相有机/无机界面合成策略有望扩展用于制备其他金属化合物(如金属磷化物、金属硒化物等)/碳复合材料,为多金属化合物/碳复合材料的合成提供有效的途径。