随着人类社会的进步与发展,对大功率的电池储能体系的需求愈发强烈。满足应用条件最有效的方法就是开发新型高比能电极,进而来改善二次储能电池。钼基材料例如:MoO2、MoS2、MoSe2、MoO3等化合物,因为其价态丰富,高比能且来源广泛,价格低廉等特点,被认为是二次储能电池的理想电极材料。但是其在作为电极材料时,缺点也比较明显:充放电过程中剧烈的体积膨胀,循环稳定性差等。针对钼基电极材料的缺点,本研究课题通过对其形貌结构进行可控性制备,元素掺杂及与碳材料复合等方法。对MoO2及MoSe2材料进行可控性设计与制备,而且研究了材料作为锂/钠离子电池负极电极时的电性能。主要研究工作如下。1、通过MoO2@碳的原位氮掺杂获得强表面键合的MoO2@碳纳米复合材料,并把其作为锂离子电池的负极材料。自聚多巴胺衍生出的氮原位掺杂到MoO2核和碳壳中。从X射线光电子能谱和傅立叶变换红外光谱验证了 Mo@N键的强键合。原位氮掺杂过程可以在MoO2和碳之间产生强烈的界面相互作用,促进电子和锂离子在异相界面上的传输。MoO2的氮掺杂特性可以改善储锂的电化学和动力学反应。2、超分子前驱体在制备由均匀嵌入碳中的超小活性纳米颗粒组成的功能性纳米复合材料方面表现出独特的优势。借助于超分子MoO42--聚多巴胺(Mo-PDA)在磺化聚苯乙烯微球表面上的自聚合,获得了嵌入在氮掺杂碳中的超小型纳米岛状MoO2超薄片状结构。最终形成分级空心MoO2/氮掺杂碳(H-Mo02/NC)微球。在H-MoO2/NC的制备过程中,周围碳网络的限制作用有效地抑制了 MoO2纳米颗粒的生长,并形成如超小型纳米岛状的MoO2。此外,因为强Mo-N键存在的原因,纳米岛状MoO2强烈的嵌入氮掺杂碳网络中。MoO2纳米微晶与氮掺杂碳之间的强耦合作用导致在锂离子电化学存储方面表现出增强的协同效应。因此,H-MoO2/NC具有高容量和良好的长期稳定性(在0.2 C电流密度下循环100圈后容量为1191mAh g-1)以及出色的倍率性能(在20C时容量为697mAh g-1)。3、利用金属离子和有机单元的完美融合形成超分子前驱体,将超分子纳米结构的MoSe2和MoO2粒子均匀的嵌入到氮掺杂的碳网络中形成纳米片,最后构建中空结构的二硒化钼/二氧化钼/氮掺杂的碳复合材料(H-MoSe2/MoO2/NC)。这种异质结构的复合材料更加有利于钠离子和电子的传输。而且能够明显的缓解充放电过程中剧烈的体积膨胀。在这种异质结构中,MoO2的因为其超高的导电性可以提高整体材料的电导率,MoSe2可以为钠离子提供更加宽广的通道来促进钠离子的传输。而氮掺杂的碳网络不仅可以改变材料本身的固有电导率,而且可以防止MoSe2/MoO2在长期循环过程中的电极破坏。三者协同形成的这种中空多级异质结构为钠离子创造了更多的活性位点,使所制备的H-MoSe2/MoO2/NC具有超高的容量、良好的循环稳定性和优秀的倍率性能。