【摘 要】
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具有二维层状结构的二硫化钼（Mo S2）具有独特的插层化学性质,在能量转换和储存方面具有广阔的应用前景,但是二硫化钼在实际研究中表现出较差的循环稳定性。目前报道的各种生物质碳材料以其绿色、可再生、低成本等优点受到人们的关注,最重要的是,大多数生物质碳材料可以继承其前驱体复杂的微观结构,从而可以提高金属硫化物/生物质碳复合材料的结构稳定性。Mo S2在碳质基体中的分散可以有效地解决导电性差、循环过程
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具有二维层状结构的二硫化钼（Mo S2）具有独特的插层化学性质,在能量转换和储存方面具有广阔的应用前景,但是二硫化钼在实际研究中表现出较差的循环稳定性。目前报道的各种生物质碳材料以其绿色、可再生、低成本等优点受到人们的关注,最重要的是,大多数生物质碳材料可以继承其前驱体复杂的微观结构,从而可以提高金属硫化物/生物质碳复合材料的结构稳定性。Mo S2在碳质基体中的分散可以有效地解决导电性差、循环过程中的结构破坏以及电化学过程中多硫化物的穿梭效应等问题。基于以上背景,本文提出了“双重保护结构”的思想,以生物质木棉纤维天然结构为基础模板,以生物质材料各组分为碳骨架,通过堆叠不同的二维复合材料来构建异质结结构,进一步通过60Co-γ射线辐照技术对木棉纤维进行改性,更好的负载纳米材料。本文主要研究内容如下:（1）木棉纤维是一种空间有限的微反应器,异质结构在其内部和外部锚固,形成独特的“空心管包覆Mo S2/Mxene”复合材料,实现异质结构的有效利用。与纯Mo S2和Mxene相比,该复合电极具有更好的速率特性和长循环性能。本工作为制备其他类型的杂化负极材料提供了一种多功能策略。基于上述优点,复合材料比纯Mo S2具有更高的比容量,具有更优异的速率性能(电流密度分别为0.05、0.1、0.2、0.5、1、0.1和0.05 A·g-1时,比容量为639.3、409.5、386.2、372和338、422.8和434.7 m Ah g-1)（2）利用辐照对木棉纤维进行优化改性,使木棉纤维产生起伏波动状结构,生成丰富的反应位点,从而提高了纤维-基体界面结合强度,有效解决了木棉纤维与基体之间的应力集中,有效促进纳米材料在木棉纤维上的负载和连接。优化后的电极具有优异的循环稳定性。利用上海同步辐射表征了辐照后纤维的内部结构变化,密度泛函理论（DFT）计算阐明了Mo S2和γ-木棉纤维之间的结合能增强机制,纳米压痕技术证实了电极应力分散结构的合理设计,有限元理论计算证实了应力分散在抑制体积膨胀效应的有效性,这项工作提供了一种结构稳定的负极材料,具有较长的循环寿命。
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