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鉀離子電池（KIBs）由于豐富的鉀資源越來越受到關(guān)注。然而，大半徑和高擴散屏障通常會導(dǎo)致較差的性能。因此迫切的挑戰(zhàn)是找到合適的陽極材料來促進K⁺擴散，便于KIBs在未來的大規(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，實際應(yīng)用也不理想。此外，通過化學(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，使用三輥研磨機進行剝離的新技術(shù)引人注目。通過三個水平輥表面的相互擠壓和不同速度下的摩擦來克服層狀材料之間的范德華力。因此，為了解決上述技術(shù)問題，我們提供了用TRILOS三輥機剝離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

將酚醛樹脂（100 g）和塊狀MoS₂（1.2 g，12–16μm）混合攪拌0.5小時，然后用TRILOS TR80A三輥機對MoS₂進行剝離。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下550℃加熱2小時，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型三輥機為實驗室型三輥機的中間型號。其最低0.02L/hour至最高20L/hour的處理量解決了用戶從實驗室測試到中小規(guī)模試產(chǎn)的跨越銜接問題。高度創(chuàng)意化的設(shè)計令設(shè)備結(jié)構(gòu)更為緊湊小巧，可便于安置在實驗室桌面使用。極富親和力的人機界面由全觸控工業(yè)控制屏來實現(xiàn)。獨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，令用戶不再面對冰冷的設(shè)備，而是以交互式的操作方式來進行控制。

圖2 TRILOS TR80A 三輥機處理MoS₂漿料

通過掃描電子顯微鏡（SEM）對剝離前后的產(chǎn)物進行了表征。圖3b-3c和圖3d-3e分別為未處理樣品和三輥機處理后樣品的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XRD對產(chǎn)物進行進一步分析，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）。隨后用拉曼光譜對產(chǎn)品進行表征（圖4b），在大約400和380cm^-1的特征峰值分別對應(yīng)于MoS₂的A_1g和E_2g。特征峰向左移動，證明MoS₂納米片層的數(shù)量減少，很好地證明了通過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

為了進一步分析產(chǎn)品的微觀結(jié)構(gòu)，對其進行了TEM表征。由圖可知，MoS₂納米片上包覆了無定形碳。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三輥機制成的鉀離子電池MoS₂@C陽極在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，視客戶滿意為終極目標，力求將出色的工藝技術(shù)結(jié)合客戶的需求，設(shè)計出貼近客戶需求的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。

泰洛思正在積極開拓全球市場，目前產(chǎn)品已經(jīng)在美國、中國、歐洲、韓國、日本和臺灣等地區(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三輥機優(yōu)點：

① TRILOS三輥機采用一次循環(huán)，有可能完全實現(xiàn)物質(zhì)的均質(zhì)化與分散，減少顆粒尺寸，打破團聚粒子。其結(jié)果是均質(zhì)化的漿料，可為物料的進一步加工打下堅實的基礎(chǔ)。

② 可用觸摸屏實現(xiàn)每個輥間距離調(diào)節(jié)，確保輥子平行度。彈性張緊的刮刀插口確保刮刀恒壓，在操作過程中不需要重新調(diào)節(jié)。

③ 不同材質(zhì)的輥子都可以使用，輥子及刮刀材質(zhì)的選擇-從不銹鋼到氧化鋁，碳化硅及氧化鋯-滿足各種不同需要。

④ 三輥機上的安全裝置確保操作人員的安全，機器可簡易而及其快速的清洗。

⑤ TRILOS 的物聯(lián)網(wǎng)、智能化三輥機解決方案，解決了客戶在使用中遇到的數(shù)據(jù)無法量化分析，數(shù)據(jù)丟失，設(shè)備互相獨立，無法聯(lián)網(wǎng)進行管理和控制等等方面的問題。讓客戶可以對設(shè)備進行數(shù)據(jù)分析，對員工進行權(quán)限分配和管理，設(shè)備運行過程保持全程記錄和備份，利于加工過程參數(shù)的研究和設(shè)計開發(fā)。此外，智能物聯(lián)平臺還可以接入混料機、三輥機、上料機、均質(zhì)機等設(shè)備平臺，同時可以接入在線粘度計、在線粒度儀、在線近紅外分析儀等儀器進行實時監(jiān)控。