垂直锚定于还原氧化石墨烯的1T-MoS2纳米片：层间距调控助力高性能锂离子电容器

为解决锂离子电容器（LICs）中阳极材料反应动力学迟缓的问题，研究人员通过水热辅助分散插层策略，构建了具有扩大层间距的1T-MoS2纳米片垂直锚定于还原氧化石墨烯（rGO）的复合材料（1T-MoS2/rGO）。该结构通过Mo-N-C键桥接和NH4+插层协同增强离子传输，显著提升电化学性能，组装的LIC器件实现185.7 Wh kg-1的高能量密度和5000次循环91.02%的容量保持率，为二维材料电极设计提供了新思路。

　　

随着电动汽车和便携式电子设备的快速发展，对兼具高能量密度、高功率密度和长循环稳定性的储能系统需求日益迫切。锂离子电容器（LICs）作为锂离子电池（LIBs）和超级电容器（SCs）的"混血儿"，理论上能够结合两者的优势，但实际应用中却面临一个关键瓶颈：阳极材料的反应动力学远慢于阴极，导致严重的动力学失衡。这一问题主要源于传统阳极材料导电性差、锂离子嵌入/脱出缓慢以及结构不稳定等缺陷。

针对这一挑战，金属性1T相二硫化钼（1T-MoS₂）因其高达10-100 S cm^-1的导电性和670 mAh g^-1的理论容量成为研究热点。然而，二维纳米片层间强烈的范德华力易导致堆叠，阻碍质量传输和活性位点暴露。以往研究虽尝试通过与导电材料复合、扩大层间距等策略改善性能，但传统垂直结构制备方法如化学气相沉积（CVD）等存在成本高、工艺复杂等问题。

为解决这些难题，国内某研究团队创新性地提出水热辅助分散插层策略，成功构建了具有扩大层间距的1T-MoS₂纳米片垂直锚定于还原氧化石墨烯（rGO）的三维结构（1T-MoS₂/rGO）。这项突破性研究发表在《Green Energy》上，不仅揭示了氮活性物种在材料构建中的双重作用机制，更为高性能LICs的开发提供了新范式。

研究人员采用多学科交叉的技术方法开展研究：通过水热反应调控1T-MoS₂的垂直生长和层间距；利用X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）分析材料相组成和化学键合；采用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察微观形貌；通过电化学阻抗谱（EIS）和循环伏安法（CV）评估反应动力学特性；最后组装成全电池测试实际性能。

材料设计与表征
研究发现N,N-二甲基甲酰胺（DMF）衍生的活性氮物种具有双重功能：一方面通过形成强Mo-N-C键桥接rGO与MoS₂，促进分散纳米片的形成；另一方面以NH₄⁺形式插层MoS₂，将层间距扩大至0.89 nm（F₂样品）。XPS分析证实1T相纯度高达93.8%，TG-DSC测试确定复合材料中1T-MoS₂含量为61%。

结构优势与形成机制
SEM和TEM显示最优样品F₂呈现均匀的垂直阵列结构，比表面积达49.1 m² g^-1。系统实验表明，200°C反应24小时可获得最佳形貌，温度过高（220°C）会导致纳米片过度拥挤，而过低（180°C）则使层间距扩展不足。这种三维骨架结构通过Mo-N-C键实现稳定连接，同时为离子传输提供丰富通道。

电化学性能突破
电化学测试显示，F₂在10 A g^-1高电流密度下仍保持587 mAh g^-1的容量，500次循环后容量保持500 mAh g^-1。动力学分析表明其电容贡献占比高达95.21%（1 mV s^-1），锂离子扩散系数达1.01×10^-11 cm² s^-1，显著优于对比样品。这种卓越性能源于：1）垂直结构缩短离子扩散路径；2）扩大层间距提供更多活性位点；3）三维导电网络促进电子传输。

全器件性能验证
将F₂与活性炭（AC）阴极组装成LIC后，在1.0 kW kg^-1功率密度下实现185.7 Wh kg^-1的能量密度，远超Ti₃C₂/C//AC等对比体系。更令人瞩目的是，经过5000次循环后容量保持率高达91.02%，展现出卓越的实用化前景。

这项研究通过巧妙的界面工程和结构设计，成功解决了LICs中动力学失配的核心问题。所提出的水热辅助分散插层策略具有普适性，可推广至其他二维材料电极的构建。1T-MoS₂/rGO复合材料展现的三重优势——高导电性、快速离子传输和优异结构稳定性，不仅为高性能LICs开发指明方向，其设计理念还可拓展至钠/钾/锌离子电池、电催化等领域。该工作标志着二维材料在能源存储应用中的重要突破，为下一代储能器件的发展提供了新的材料基础和理论指导。