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鉀離子電池（KIBs）由于豐富的鉀資源越來(lái)越受到關(guān)注。然而，大半徑和高擴(kuò)散屏障通常會(huì)導(dǎo)致較差的性能。因此迫切的挑戰(zhàn)是找到合適的陽(yáng)極材料來(lái)促進(jìn)K⁺擴(kuò)散，便于KIBs在未來(lái)的大規(guī)模應(yīng)用。

MoS₂由于大的層間距（0.62nm）和更容易的離子嵌入/脫出，是一種很有前途的KIBs陽(yáng)極材料。之前有研究者采用透明膠帶剝離法制備單層MoS₂，但制備效率太低，實(shí)際應(yīng)用也不理想。此外，通過(guò)化學(xué)方法（如CVD和水熱法）制備的MoS₂由于容易堆疊納米片而導(dǎo)致穩(wěn)定性較差，內(nèi)部電導(dǎo)率低，體積膨脹大。

近年來(lái)，使用三輥研磨機(jī)進(jìn)行剝離的新技術(shù)引人注目。通過(guò)三個(gè)水平輥表面的相互擠壓和不同速度下的摩擦來(lái)克服層狀材料之間的范德華力。因此，為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，我們提供了用TRILOS三輥機(jī)剝離MoS₂漿料的方法。MoS₂可以被減薄和破碎到不同程度，也可以生產(chǎn)大量高質(zhì)量的納米片。

合成MoS₂@C納米片

將酚醛樹(shù)脂（100 g）和塊狀MoS₂（1.2 g，12–16μm）混合攪拌0.5小時(shí)，然后用TRILOS TR80A三輥機(jī)對(duì)MoS₂進(jìn)行剝離。用酒精清洗幾次后，產(chǎn)物在-45℃溫度下冷凍干燥一天，然后在氬氣氣氛保護(hù)下550℃加熱2小時(shí)，吸附在MoS₂納米片表面的介質(zhì)分子高溫處理成碳層，獲得MoS₂@C納米片。 

圖1 制備MoS₂@C納米片的示意圖

TRILOS TR80A型三輥機(jī)為實(shí)驗(yàn)室型三輥機(jī)的中間型號(hào)。其最低0.02L/hour至最高20L/hour的處理量解決了用戶(hù)從實(shí)驗(yàn)室測(cè)試到中小規(guī)模試產(chǎn)的跨越銜接問(wèn)題。高度創(chuàng)意化的設(shè)計(jì)令設(shè)備結(jié)構(gòu)更為緊湊小巧，可便于安置在實(shí)驗(yàn)室桌面使用。極富親和力的人機(jī)界面由全觸控工業(yè)控制屏來(lái)實(shí)現(xiàn)。獨(dú)特的在線間隙修正和配方菜單功能使設(shè)備使用操作更為輕松，令用戶(hù)不再面對(duì)冰冷的設(shè)備，而是以交互式的操作方式來(lái)進(jìn)行控制。

圖2 TRILOS TR80A 三輥機(jī)處理MoS₂漿料

通過(guò)掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)剝離前后的產(chǎn)物進(jìn)行了表征。圖3b-3c和圖3d-3e分別為未處理樣品和三輥機(jī)處理后樣品的SEM圖像。由圖可知，未處理樣品具有塊狀結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)三輥研磨后，樣品尺寸變小，厚度變薄，最終形成納米片。表明三輥研磨是制備MoS₂@C納米片的有效手段。

圖3 bc)塊狀MoS₂的SEM圖; de) MoS₂ @C納米片的SEM圖

通過(guò)XRD對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行進(jìn)一步分析，如圖4a所示。由圖可知，產(chǎn)物的特征峰值在14^°, 32^°, 39^°, 58^°和60^°, 與MoS₂匹配良好（JCPDF 37–1492）。隨后用拉曼光譜對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行表征（圖4b），在大約400和380cm^-1的特征峰值分別對(duì)應(yīng)于MoS₂的A_1g和E_2g。特征峰向左移動(dòng)，證明MoS₂納米片層的數(shù)量減少，很好地證明了通過(guò)三輥研磨可以有效減薄MoS₂。

圖4 a）MoS₂@C的XRD圖譜；bc）MoS₂和MoS₂@C的拉曼光譜圖；de）MoS₂@C納米片的TEM圖；f）MoS₂@C納米片的STEM圖和C、N、Mo和S的化學(xué)元素圖譜

為了進(jìn)一步分析產(chǎn)品的微觀結(jié)構(gòu)，對(duì)其進(jìn)行了TEM表征。由圖可知，MoS₂納米片上包覆了無(wú)定形碳。STEM照片和相應(yīng)的（C、N、Mo、S）化學(xué)元素圖譜顯示所有元素均勻分布（圖4f）。

穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)不僅有效地避免了MoS₂納米片的相互堆疊，確保電子在電化學(xué)反應(yīng)中的快速傳輸，還減輕了體積膨脹的影響，提高了電極的循環(huán)穩(wěn)定性。由TRILOS三輥機(jī)制成的鉀離子電池MoS₂@C陽(yáng)極在0.1 Ag^-1循環(huán)50次后顯示出382mAhg^-1的放電容量，具有高容量和良好的穩(wěn)定性。

圖5 MoS₂@C以及MoS₂電極的循環(huán)性能（0.1Ag^-1）

TRILOS公司介紹

TRILOS（泰洛思）是精密設(shè)備制造商，視客戶(hù)滿(mǎn)意為終極目標(biāo)，力求將出色的工藝技術(shù)結(jié)合客戶(hù)的需求，設(shè)計(jì)出貼近客戶(hù)需求的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。

泰洛思正在積極開(kāi)拓全球市場(chǎng)，目前產(chǎn)品已經(jīng)在美國(guó)、中國(guó)、歐洲、韓國(guó)、日本和臺(tái)灣等地區(qū)獲得廣泛應(yīng)用，把優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品分享給出色的使用者。

TRILOS三輥機(jī)優(yōu)點(diǎn)：

① TRILOS三輥機(jī)采用一次循環(huán)，有可能完全實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的均質(zhì)化與分散，減少顆粒尺寸，打破團(tuán)聚粒子。其結(jié)果是均質(zhì)化的漿料，可為物料的進(jìn)一步加工打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

② 可用觸摸屏實(shí)現(xiàn)每個(gè)輥間距離調(diào)節(jié)，確保輥?zhàn)悠叫卸?。彈性張緊的刮刀插口確保刮刀恒壓，在操作過(guò)程中不需要重新調(diào)節(jié)。

③ 不同材質(zhì)的輥?zhàn)佣伎梢允褂?，輥?zhàn)蛹肮蔚恫馁|(zhì)的選擇-從不銹鋼到氧化鋁，碳化硅及氧化鋯-滿(mǎn)足各種不同需要。

④ 三輥機(jī)上的安全裝置確保操作人員的安全，機(jī)器可簡(jiǎn)易而及其快速的清洗。

⑤ TRILOS 的物聯(lián)網(wǎng)、智能化三輥機(jī)解決方案，解決了客戶(hù)在使用中遇到的數(shù)據(jù)無(wú)法量化分析，數(shù)據(jù)丟失，設(shè)備互相獨(dú)立，無(wú)法聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行管理和控制等等方面的問(wèn)題。讓客戶(hù)可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，對(duì)員工進(jìn)行權(quán)限分配和管理，設(shè)備運(yùn)行過(guò)程保持全程記錄和備份，利于加工過(guò)程參數(shù)的研究和設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。此外，智能物聯(lián)平臺(tái)還可以接入混料機(jī)、三輥機(jī)、上料機(jī)、均質(zhì)機(jī)等設(shè)備平臺(tái)，同時(shí)可以接入在線粘度計(jì)、在線粒度儀、在線近紅外分析儀等儀器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。