【摘 要】
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二维硫化铁（FeSx）纳米片因其具有较大的表面积、超薄的厚度尺寸、表面含有大量的活性位点等特点,在钠离子存储和电催化析氢方面具有良好的应用前景。然而,二维FeSx纳米片的储钠和电催化析氢性能易受材料的形貌、结晶度、组分、表面修饰等多种因素的影响,因此通过二维FeSx纳米片的组分、形貌、结晶度的调控优化其在新能源器件中的应用性能成为当下的研究重点。本文设计和制备了碳包覆的六方相FeS纳米片和非晶Fe
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二维硫化铁（FeSx）纳米片因其具有较大的表面积、超薄的厚度尺寸、表面含有大量的活性位点等特点,在钠离子存储和电催化析氢方面具有良好的应用前景。然而,二维FeSx纳米片的储钠和电催化析氢性能易受材料的形貌、结晶度、组分、表面修饰等多种因素的影响,因此通过二维FeSx纳米片的组分、形貌、结晶度的调控优化其在新能源器件中的应用性能成为当下的研究重点。本文设计和制备了碳包覆的六方相FeS纳米片和非晶FeS纳米片,并深入研究了其在钠离子电池和电催化析氢应用方面的性能,主要研究如下:1、采用一种简单的溶剂热法合成立方相黄铁矿FeS2纳米片（FeS2NS）,并将其转化为具有碳包覆的六方FeS纳米片（FeS/C NS）作为钠离子电池的稳定和高倍率负极材料。研究了FeS2NS转变为FeS/C NS的相变过程。FeS/C NS的优异储钠性能得益于其表面碳包覆和横向尺寸大、厚度薄的二维形貌,这种结构使其具有更高的电子导电性和离子扩散系数,缩短了离子扩散的距离,丰富了电化学反应活性位点,加速了反应动力学。因此,与FeS2和FeS NS相比,FeS/C NS的循环性能和倍率性能显著提高。FeS/C NS负极在1A g-1的电流密度下,经过300次循环后仍可保留388 m A h g-1的可逆容量。即使在5和10 A g-1的大电流密度下,也可以分别达到438和391 m A h g-1的容量,从而显示出卓越的高倍率性能。高赝电容贡献也是FeS/C NS中钠离子快速存储的主要原因。2、采用溶剂热法合成了非晶FeS纳米片,并通过退火将其转变为六方多晶FeS纳米片。与300℃和500℃高温退火制备的多晶FeS纳米片相比,非晶FeS的电催化析氢活性显著提高,具有非常小的塔菲尔斜率(43 m V dec-1),在电流密度为10 m A cm-2下的过电位仅为67 m V。非晶FeS纳米片具有优异的电催化性能得益于其无序的原子排列,产生丰富的缺陷作为活性位点,从而显著提高了其电催化析氢性能。
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