金属硫化物因为其具有理论容量高、结构稳定性较好、层间距大和绿色环保成本低廉等优点作为钠离子电池负极材料吸引了人们的关注。其中MoS2和VS4在光电转换、光解水、传感器和电池储能等领域有着重要的应用前景,但是金属硫化物由于电子、离子导电率低、体积膨胀严重等缺点极大限制了其作为新型钠离子电池负极材料的发展。同时,石墨烯被认为作为复合碳材料的最佳选择之一,其本身具有层状结构,比表面积大,导电性好,不仅为Na+提供了更多的吸附位点,而且有助于缓冲钠离子嵌入/脱出所引起的体积变化等优点,受到越来越多的关注。本文以MoS2和VS4材料为主要研究对象,并通过和石墨烯复合,对其进行电化学性能研究。论文具体研究内容如下:(1)通过添加适量的十六烷基三甲基溴化铵,利用水热法一步原位合成垂直纳米墙MoS2/rGO复合电极材料采用简单、易操作的水热法制备了 MoS2@rGO复合材料,由十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)通过静电作用,诱导MoS2在还原的氧化石墨烯(rGO)的表面上进行垂直生长,形成纳米墙结构。这种独特的纳米墙具有较大的比表面积,不仅可以暴露大量的活性位点,并缩短了 Na+的扩散距离,而且还提高了电子导电性和结构稳定性。同时,还进行了详细的动力学分析来解释Na+的储存行为。赝电容为主的贡献可确保更稳定,更快地存储Na+。因此,MoS2@rGO复合材料显示出优异的电化学性能。结果表明,在0.1 A g-1下循环100次后,MoS2@rGO复合材料的容量仍可保持在571.5 mA hg-1,保留94.1%。以及在1 A g-1下循环300次后,容量仍可保持在417.2 mA h g-1。令人印象深刻的是,MoS2@rGO在40 A g-1的超高电流密度下仍显示出124 mA h g-1的相当大的容量。该MoS2@rGO材料由于优异的电化学性能,使其成为一种潜在的高性能SIB电池负极材料之一。(2)通过磷掺杂石墨烯与VS4材料复合,得到纳米棒VS4/P-rGO复合材料以提高电化学储钠性能MoS2材料已经被众多的科研工作者做了大量的研究工作,而且局限于MoS2本身的理论比容量只有670 mA h g-1。因此,进一步考虑将理论比容量更高的VS4(理论比容量为1196 mA hg-1)作为钠离子电池负极材料的研究对象,该材料在近年来也引起科研人员越来越多的关注。虽然前人已经在VS4材料做了一些前期工作,但是针对VS4材料倍率性能差的问题,一直没有得到很好的解决。在这里本论文通过引入植酸,采用简单的水热法,一步合成磷掺杂石墨烯与VS4复合材料。经过条件优化之后,VS4/P-rGO复合材料由于磷掺杂增大了石墨烯的缺陷,从而减小Na+扩散阻力,从而提升了 Na+扩散速率;同时,纳米棒VS4的小尺寸颗粒,得到了较大的比表面积,这也进一步增大了电极材料与电解质之间的接触面积,并缩短了离子扩散路径;VS4和rGO之间产生的C-S键,使VS4纳米棒牢固地固定在rGO的表面上,不仅大大增强了复合材料结构的稳定性,而且还提高了复合材料的电子导电性。由于上述的结构特点,作为SIB的负极材料,VS4/P-rGO具有优异的倍率性能和循环性能。在10A g-1的超高电流密度下,VS4/P-rGO仍具有378.7 mA hg-1的出色可逆容量。而且在0.5 A g-1的高电流密度下,VS4/P-rGO在经过300圈循环之后,仍可以维持在485.4 mA h g-1的高可逆容量。纳米棒VS4/P-rGO复合材料由于优异的电化学性能,使VS4成为一种备选的高性能钠离子电池材料负极之一。