石油沥青基MoS2/多孔碳复合材料的制备及其锂存储性能

李 云，杨 旺，李永峰

（中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室，北京 102249）

当今世界，化石燃料在能源结构中仍然发挥着 至关重要的作用[1]。然而，它的过度消费造成了严重的资源短缺和环境污染，严重地影响了人们的日常生活和身体健康[2-3]。此外，诸如沥青和石油焦等低价值的石油副产品也越来越多。为了实现碳中和的愿景，太阳能、潮汐能、风能、生物质能和地热能等可再生能源在过去几十年中得到了广泛地开发[4]。然而，所产生的能量只有在能量存储器的帮助下才能得到有效的利用。迄今为止，许多科研人员一直都在探索高性能且实用的储能系统，尤其是锂离子电池(LIBs)和钠离子电池(SIBs)[5-9]。

石油沥青具有丰富的多环芳烃、丰富的杂原子以及成本低等优点，在合成碳基储能材料方面具有巨大的潜力[10-13]。Gao 等[14]以石油沥青为碳源，制备了一种N/P共掺杂的碳纳米片，该材料表现出优异的电化学性能。Peng等[11]也以石油沥青为原料，合成了一种具有优异可逆容量和倍率性能的氮掺杂碳负极材料。因此，沥青可用于制备高性能的LIBs和SIBs 负极材料。但是，经过几代人的研究，纯碳材料的电化学性能已经非常接近其极限值，但仍远远不能满足市场需求[15]。硫化钼(MoS2)具有高的理论比容量(669 mA·h/g)，并且已经被广泛研究[16]。遗憾的是，MoS2的导电性差，大大地限制了其应用。普遍认可的方式是将MoS2和高导电性的碳材料复合，实现材料的优势互补。

本工作开发了一种模板法，首先以NaHCO3为模板制备了一种掺硫多孔碳材料(SPC)，随后，在其表面原位生长了一层垂直阵列的MoS2纳米片，最终，制备了一种MoS2/多孔碳复合材料(MoS2/SPC)。……