鉬基材料因其多價(jià)性和高比容量而被視為水系鋅離子電池（AZIBs）的理想候選材料。然而，MoS₂的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性和MoO₂的遲緩反應(yīng)動(dòng)力學(xué)限制了它們?cè)贏ZIBs中的進(jìn)一步發(fā)展。

圖1. 材料制備及表征

江蘇大學(xué)連加彪等通過在靜態(tài)空氣中對(duì)MoS₂進(jìn)行熱處理，成功制備了帶有原位繼承硫原子（S-MoO₂）的MoO₂。研究顯示，原子尺寸較大的S的引入可以有效地?cái)U(kuò)大MoO₂的層間距以及氧空位，從而為電荷載流子的存儲(chǔ)提供更多的活性位點(diǎn)。

另一方面，繼承的S能誘導(dǎo)電子從電負(fù)性低的S向電負(fù)性高的O重新分配，從而產(chǎn)生內(nèi)部電場(chǎng)，進(jìn)而促進(jìn)電子和電荷載流子的傳輸。

圖2.?電化學(xué)性能對(duì)比

因此，與MoO₂相比，S-MoO₂電極的容量更高（0.1 A g^-1時(shí)為236 mAh g^-1），倍率能力更強(qiáng)（5.0 A g^-1時(shí)為105 mAh g^-1）。特別是，S-MoO₂的循環(huán)穩(wěn)定性也非常出色。在2.0 A g^-1下循環(huán)2000次后，S-MoO₂電極仍能保持較高的容量（127 mAh g^-1），是MoO₂電極容量（12 mAh g^-1）的10.6倍。

此外，結(jié)合原位EQCM和原位XPS/XRD技術(shù)，作者在S-MoO₂陰極中發(fā)現(xiàn)了高度可逆的H⁺/Zn²⁺共嵌入/脫出行為。這項(xiàng)工作提供了一種簡(jiǎn)單有效的方法來調(diào)節(jié)MoO₂的電子和體相結(jié)構(gòu)，并可將其推廣到其他電極材料上，從而實(shí)現(xiàn)高性能的電化學(xué)儲(chǔ)能。

圖3.?動(dòng)力學(xué)研究

Zinc-Ion and Proton as Joint Charge Carriers of S-MoO2 for High-Capacity Aqueous Zinc-Ion Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202308834