Chevrel相化合物是一种钼基硫族化合物，是由Mo6T8或MxMo6T8组成（M为过渡金属，T为S，Se或Te）。Chevrel相结构中，六个Mo原子坐落一个立方体的六个面心，构成一个八面体的Mo6原子簇，八个T原子占有立方体的八个角上，在这些严密堆积的原子簇之间有较大的三维开放式孔道。因为这种共同的结构，Chevrel相化合物被使用于超导，热电，催化和电池中。自2000年Chevrel相Mo6S8被初次使用于镁电池正极以来，它的使用场景规模现已被拓展到简直一切的二次电池系统。直至今日，Chevrel相Mo6S8依然是最成功的镁电池正极资料。可是大规模，高质量地组成Chevrel相的Mo6S8纳米资料依然面对很大应战。现行的办法包含固相法，熔盐法，自传输高温法，高能球磨法，以及两步溶液法组成都具有能耗大，产品不纯，而且无法控制颗粒成长等问题。现在最常用的固相法，以CuS和MoS2作为硫源，将反响物密封到充溢氩气的接头式不锈钢管中，在900摄氏度下反响24小时。可是该办法只能组成微米尺度的Mo6S8，且因为CuS在高温下会分化发作硫蒸汽并逸出，导致杂质MoS2的生成。
鉴于此，中国科学院物理研讨所/北京凝聚态物理国家研讨中心清洁动力实验室E01组毛明磊博士、林泽京博士生，在索鎏敏副研讨员的指导下，使用碘的气相传质反响组成了大规模、高纯度的Mo6S8纳米片。使用Cu，Mo，以及MoS2作为反响物，避免了反响物的分化，以及硫蒸汽的逸出。碘用来调理固相反响的动力学，降低了反响温度和时刻，而且引发Mo6S8进行择优平面成长构成纳米片。作为一种典型的三维资料，纳米片状的Mo6S8被第一次取得。在镁电池和铝电池中，该Mo6S8纳米片比用传统办法组成的微米颗粒，具有更快的离子嵌入动力学和更好的电化学功能。该研讨结果近来宣布在《ACS Nano》上（ACS Nano，2019，DOI: 10.1021/acsnano.9b08848），文章题为Iodine Vapor Transport-Triggered Preferential Growth of Chevrel Mo6S8Nanosheets for Advanced Multivalent Batteries。
研讨团队首要探求了最佳的组成条件，经过对不同反响温度和反响时刻下的产品进行XRD测验，发现800摄氏度，24小时是组成的最佳条件。一起，进一步对反响途径的研讨发现，碘蒸汽首要和铜反响生成CuI，然后再和Mo单质以及MoS2反响生成中心产品Cu2Mo6S8。将该中心产品进一步酸洗生成方针产品Mo6S8纳米片。然后作者使用XRD，SEM，TEM，STEM等手法确认了组成的Mo6S8纳米片的晶相和描摹。随后将Mo6S8纳米片使用到镁电池和铝电池中，Mo6S8纳米片展示了更快的反响动力学，优异的循环稳定性，以及杰出的低温功能。除此之外，研讨团队还使用非原位的XRD，EDS，和XPS证明了Mo6S8纳米片在镁离子嵌入脱出进程中发作了显着的相变，而且电荷转移首要从硫离子开端发作，然后过渡到钼离子。除了能够使用到电池资猜中，Mo6S8纳米片因其具有的高比外表积，明显的各向异性，以及共同的外表性质，还能够大规模的使用于超导，热电和催化中。碘的气相传质反响将为大规模组成无机化合物供给一种全新的途径。
图1. 碘气相传质反响组成Mo6S8纳米片的示意图。
图2. 使用XRD探求组成Cu2Mo6S8的最优条件以及反响途径。
图3. Mo6S8纳米片的表征
图4. Mo6S8纳米片在镁电池和铝电池中的电化学功能
修改：fengyao
