近日，校区材料科学与工程学院周薇薇副教授团队提出了一种高效的“多合一”发泡策略，实现了一系列过渡金属硫族化合物/碳复合材料的制备。研究成果以《普适性“多合一”发泡策略规模化生产过渡金属硫族化合物/超薄二维碳纳米片复合材料》（Scalable Production of Transition Metal Chalcogenides/Ultrathin 2D Carbon Nanosheets Composites with a Universal “All-in-One” Blowing Strategy）为题在《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上发表。

过渡金属硫族化合物（Transition metal chalcogenides, 简称TMCs）具有独特的物理、化学性质和广泛的应用前景,与碳材料结合可以弥补TMCs的固有缺陷,增强其在储能、催化、润滑等领域的性能表现。然而，传统方法合成TMCs/碳复合材料仍面临制备工艺复杂、生产规模有限等困难。

为解决这一难题，研究团队创新性提出了一种“多合一”发泡策略，利用凝胶前驱体中的气/液界面，实现TMCs和碳纳米片的同步生长。该方法以气泡为模板，具有成本低、效率高等优点，可以制备出以大尺寸碳纳米片为结构单元的可调泡沫结构。研究中，团队成功制备了32种不同的TMCs/碳纳米片复合材料，并对发泡过程的物理演变和化学反应进行了系统性研究。通过控制前驱体的加热速率和粘度，所得的泡沫结构展示出高度可调节性，这为今后的发泡策略研究提供了重要指导。鉴于该方法的广泛适用性和高度灵活性，这项工作将有力促进TMCs的相关应用研究。

为揭示该策略在储能领域的应用潜力，团队从所制备的32种TMCs/碳纳米片复合材料中，选择了硫化钼/碳纳米片与硒硫化钼/碳纳米片两种材料作为锂离子电池负极材料进行研究。得益于硒元素的加入，硒硫化钼/碳纳米片复合材料具有更大的晶面间距、更多的阴离子缺陷以及更低的电化学阻抗，因此表现出高可逆容量和优异的循环稳定性。理论模拟结果同样说明硒元素掺杂能有效降低硫化钼的锂离子扩散势垒、增强碳基底储锂活性，进一步支持了上述实验结果。

该论文通讯作者为周薇薇副教授，2018级本科生李健宇、2019级本科生庞子墨为该论文的共同第一作者。该研究工作获得国家自然科学基金、山东省自然科学基金等项目资助。

  论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202306997

基于“多合一”发泡策略所制备的一系列过渡金属硫族化合物/碳纳米片复合材料的扫描电镜图像