石墨作為鋰離子電池負極材料被廣泛應用，但其作為鈉離子電池負極時的可逆容量較差。因此，具有長壽命的電極材料（如二氧化鈦）以及具有高容量的電極材料（如過渡金屬氧化物、硫化物等）研究備受關注。目前研究發現，通過構筑多級復合結構材料，發揮材料間的協同作用可以**提高鈉離子電池負極材料的電化學性能。

圖1: TiO2/C-MoS2復合材料的合成示意圖及電鏡表征

通過在鈦酸納米線上包覆二維鉬基金屬螯合物。隨后，通過高溫固相原位硫化的方法，構筑TiO2/C-MoS2復合材料。通過原位硫化的方法，在碳納米片外延生長得到超薄MoS2納米片，形成特殊的“片上生長片”的多級復合結構（圖1: TiO2/C-MoS2復合材料的合成示意圖及電鏡表征）。這種特殊的多級納米片結構和材料組合在鈉離子電池及隔膜改性的鋰硫電池方面表現出**的性能。其中，最內層一維TiO2納米線在電化學反應過程中晶體體積變化小，提供穩定的結構支撐基底；中間原位碳化得到的二維碳納米片層可提高材料的導電性和穩定MoS2納米片結構；外層垂直生長的MoS2納米片可大幅提高電極的可逆容量。研究結果表明，得益于三種不同功能材料的協同作用，該復合結構在鈉離子電池中具有**的倍率性能和循環壽命：在8 A g-1的充放電電流密度下，進行長達15000次充/放電循環后，其容量依舊高達169 mAh g-1 ，如右上圖所示，(a) 在電流密度為0.1 mV s-1下，復合材料鈉離子電池的前三圈的CV曲線圖; (b) 不同電極材料的倍率性能比較; (c) 在電流密度為8000 mA g-1下，復合材料鈉離子電池的循環性能圖。此外，由于該多級復合結構具有較強的多硫化物的化學吸附作用，將其作為多功能隔膜組件可**緩解鋰硫電池的“穿梭效應”。通過簡單的涂覆工藝，可得到基于商業聚丙烯隔膜改性的功能化隔膜（TiO2/C-MoS2@PP）。如下圖所示，在1.0 C的電流密度下，1500次循環后仍保留有501 mAh g-1。

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zzj 2021.4.15