Chem. Asian J. ：TEMPO氧化纳米纤维素辅助剥离MoS2/石墨烯制备柔性纸电极

二硫化钼（MoS₂）是典型的二维过渡金属材料，其层状结构能够为锂离子提供存储空间，是一种理想的锂离子电池电极材料。然而，由于块状MoS₂的低电导性以及层状空间难以有效利用等原因，阻碍了其应用和发展。已有报道表明，MoS₂的电子导电性与其厚度有关，制备少层或单层的MoS₂纳米片能够显著提高其导电性，与导电碳材料复合也有助于提高其电荷存储能力。然而，此类方法普遍存在制备工艺复杂，对设备要求高，产率低、成本高等问题，寻找温和简易、环境友好、易于产业化的方法仍然是研究的挑战。

近日，上海大学冯欣团队在前期纳米纤维素研究的基础上，采用TEMPO氧化的纳米纤维素（ONFC）作为一种有效的分散剂，液相超声法剥离MoS₂和石墨烯的混合物，获得了少层或单层的MoS₂纳米片和石墨烯的混合分散液。进而，与碳纳米管（CNTs）复合构筑一维/二维互穿异质体的导电网络结构，经过脱水之后获得独立自支撑的柔性MoS₂/石墨烯/ONFC/CNTs（MGOC）复合膜，直接作为锂离子电池阳极，无需使用任何有机氟基粘合剂和传统的铜/铝集流体。该方法绿色环保，条件温和，所获得的柔性纸电极可为下一代柔性可穿戴电子设备提供能量存储。

ONFC辅助剥离MoS₂/石墨烯，柔性MGOC复合纸电极的组装过程示意图

ONFC表面带有丰富的负电荷，可以很容易地吸附在MoS₂纳米片的表面和层间，利用静电排斥和空间位阻作用阻碍剥离的纳米片的进一步堆积团聚，提高剥离效率。在柔性纸电极中，ONFC形成交织网络结构，可以有效抵抗大变形引起的内应力，赋予纸电极优异的机械柔韧性。导电的CNTs/石墨烯网络作为体积集流体，提高了纸电极的导电性；纸电极的层状多孔结构可以增大与电解液的接触面积，缩短锂离子迁移路径，缓冲反复充放电过程中MoS₂的体积改变，从而有效地提高纸电极的循环稳定性和倍率性能。

论文信息

TEMPO-Oxidized Nanofibrillated Cellulose Assisted Exfoliation of MoS₂/Graphene Composites for Flexible Paper-Anodes

Shaomei Cao, Panpan Liu, Miao Miao, Jianhui Fang, Xin Feng

Chemistry – An Asian Journal

DOI: 10.1002/asia.202200257