楼雄文&遇鑫遥Angew. Chem. Int. Ed.：碳包覆的超薄SnS纳米片组装多级结构纳米管用于钠的快速存储

【引言】

近年来，由于金属硫化物具有较高的电化学活性和丰富的氧化还原反应活性位点，使其在电化学储能应用方面具有极大的潜力，从而受到研究者的广泛关注。其中，由低维纳米材料组装而成的多级结构管状金属硫化物，具有多级中空结构和一维结构的组合协同优势，从而获得更加优异的电化学储能性能。而在众多的金属硫化物中，硫化锡是一种极具代表性的二维层状结构材料，已经有许多相关的报道，是一种极具潜力的钠离子电池负极材料。

【成果简介】

近日，来自南洋理工大学的楼雄文教授与浙江大学的遇鑫遥研究员（共同通讯作者）、何佩雷（第一作者）在Angewandte Chemie International Edition上发表了题为“Hierarchical Nanotubes Constructed by Carbon-Coated Ultrathin SnS Nanosheets for Fast Capacitive Sodium Storage”的文章。文中介绍了一种简单的模板法制备方法，最终合成了由SnS超薄纳米片组装成的多级结构纳米管材料。同时，为了进一步提升材料的电化学性能，在反应体系中加入了葡萄糖，从而在SnS纳米管表面包覆碳层（记为SnS@C纳米管）。基于这样的独特结构优势，SnS@C纳米管表现出循环稳定性好、倍率性能好等优异的储钠性能。   

【图文导读】

图1 多级结构SnS纳米管的合成示意图

在步骤Ⅰ中，在实验体系中采用PVP辅助的方法在MoO₃纳米棒表面生长SnS纳米片；在步骤Ⅱ中，采用NH₃刻蚀去除MoO₃形成纳米管结构。

图2 MoO₃@SnS纳米棒和多级结构SnS纳米管的形貌表征

（a），（b）MoO₃@SnS纳米棒的FESEM图

（c）MoO₃@SnS纳米棒的TEM图

（d），（e）多级结构SnS纳米管的FESEM图

（f）多级结构SnS纳米管的TEM图

图3 多级结构SnS@C纳米管的形貌表征

（a）-（c）多级结构SnS@C纳米管的FESEM图

（d），（e）多级结构SnS@C纳米管的TEM图

（f）碳包覆超薄SnS纳米片的HRTEM图

图4 SnS@C纳米管的储钠性能表征

（a）在电流密度为0.1 A/g时，SnS@C纳米管的充放电曲线

（b）在电流密度为0.2 A/g时，SnS@C纳米管和SnS@C微米花状结构的循环性能曲线

（c）SnS@C纳米管和SnS@C微米花状结构的倍率性能曲线

【总结】

文中介绍了一种简单的利用MoO₃为模板，合成了多级结构SnS纳米管的方法，并在合成过程中加入葡萄糖进行表面的原位碳层包覆。最终得到的SnS@C纳米管与SnS@C微米花状结构相比，展现了更好的电化学性能。在0.2 A/g电流密度条件下，SnS@C纳米管在循环100圈之后能够保持440 mAh/g的储钠容量。提升电流密度至5 A/g后，材料仍能有290 mAh/g的容量，表现了良好的储钠性能。此外，文中设计得到的超薄SnS纳米片（厚度约为6 nm）组成的多级结构SnS纳米管材料，由于其独特的结构特性，使其在电催化、光电池等其他领域也有极大的应用潜力。

文献链接：Hierarchical Nanotubes Constructed by Carbon-Coated Ultrathin SnS Nanosheets for Fast Capacitive Sodium Storage（2017，Angewandte Chemie International Edition，DOI：10.1002/anie.201706652）

本文由材料人新能源前线沐雨若晴供稿，材料牛整理编辑。

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