Sintesis Nanokomposit MoS₂/C yang Efisien dengan Co-Precipitasi/Kalsinasi Dipicu Humat untuk Baterai Litium-Ion
Abstrak
Rute yang mudah, hemat biaya, non-toksik, dan bebas surfaktan telah dikembangkan untuk sintesis nanokomposit MoS₂/karbon (MoS₂/C). Humat kalium terdiri dari berbagai grup fungsional yang mengandung oksigen, yang dianggap sebagai calon yang menjanjikan untuk fungsionalisasi grafen. Menggunakan humat kalium sebagai sumber karbon, nanosheet MoS₂/C dua dimensi dengan bentuk tidak teratur disintesis melalui proses co-precipitasi/kalcinasi yang stabil. Kinerja elektrokimia sampel sebagai anoda baterai litium-ion diukur, menunjukkan bahwa elektroda MoS₂/C-700 yang dikalsinasi pada 700 °C menunjukkan kinerja luar biasa dengan kapasitas pengosongan tinggi 554,9 mAh g⁻¹ pada kepadatan arus 100 mA g⁻¹ dan efisiensi kulombik sampel mempertahankan tingkat tinggi sekitar 100 % setelah 3 siklus pertama. Secara bersamaan, elektroda MoS₂/C-700 menunjukkan stabilitas siklus dan kinerja laju yang baik. Keberhasilan dalam sintesis nanokomposit MoS₂/C melalui rute co-precipitasi/kalcinasi mungkin membuka jalan baru untuk mewujudkan material anoda yang menjanjikan untuk baterai litium-ion berkinerja tinggi.
Latar Belakang
Karena kepadatan energi yang tinggi, umur siklus yang panjang, dan ramah lingkungan, baterai litium-ion (LIB) banyak digunakan dalam perangkat elektronik portabel [1] (misalnya, ponsel dan jam tangan), kendaraan listrik [2, 3], dan penyimpanan energi terbarukan [4,5,6,7,8]. Grafit adalah material anoda yang paling banyak digunakan dalam LIB komersial, berkat tegangan kerja yang rendah, konduktivitas yang baik, dan biaya rendah [9,10,11]. Namun, struktur karakteristik gratif mengakibatkan pembentukan LiC₆ yang memungkinkan hanya satu ion litium tersisip dalam setiap enam atom karbon yang mengarah pada kapasitas spesifik teoretis rendah 372 mAh g⁻¹, yang jauh dari kebutuhan bisnis saat ini [12].
Saat ini, diinginkan untuk mendapatkan material elektroda yang sesuai dalam LIB untuk kapasitas baterai yang lebih tinggi, umur siklus yang lebih lama, dan kemampuan laju yang lebih baik. Akibatnya, material anoda berbasis liung logam [13], oksida logam transisi [14], oksigaram, dan sulfida logam transisi [15] sering digunakan sebagai material anoda dalam LIB, karena material ini menampilkan semua properti yang diperlukan untuk material elektroda yang sesuai. Di antara material ini, sulfida logam transisi (misalnya, CuS₂ [16], WS₂ [17], dan MoS₂ [18,19,20] telah menjadi topik yang menarik dalam penelitian karena merupakan bahan yang melimpah di bumi dan menunjukkan kapasitas spesifik tinggi ketika digunakan sebagai material anoda dalam LIB [21]. Sebagai representatif tipikal, MoS₂ telah mendapat banyak perhatian karena struktur berlapis S-Mo-S yang khusus [22], kapasitas spesifik teoretis yang tinggi dibandingkan anoda gratif tradisional, dan ada reaksi transfer empat elektron ketika digunakan sebagai material anoda dalam LIB [23, 24]. Selain itu, gaya van der Waals di antara lapisan MoS₂ sangat lemah, yang memungkinkan difusi ion litium tanpa menyebabkan perubahan volume yang signifikan [25, 26]. Namun, MoS₂ masih merupakan material anoda yang tidak memuaskan karena konduktivitas listrik yang rendah, yang mengakibatkan kinerja siklus dan laju yang buruk [27]. Untuk mengatasi masalah ini, berbagai strategi telah dikembangkan untuk meningkatkan konduktivitasnya seperti integrasi MoS₂ dengan material karbon [28,29,30].
Sampai saat ini, berbagai komposit MoS₂/karbon telah disintesis sebagai material anoda dalam LIB, yaitu, komposit MoS₂/grafin berlapis [31], nanobola MoS₂/C multi-lapis [32], komposit MoS₂-CNT [33], heterostruktur graf/MoS₂ multi-lapis [34], atau nanosheet MoS₂ seperti kelopak yang terkunci dalam bola karbon mesoporong rongga [35]. Meskipun kemajuan yang memuaskan dalam konduktivitas listrik, siklus, dan kinerja laju elektroda, beberapa konflik dalam metode sintesis telah berlanjut. Saat ini, metode sintesis yang paling umum digunakan adalah pendekatan hidrotermal diikuti oleh proses anelan, yang dapat memperkenalkan matriks karbon dengan beberapa surfaktan seperti natrium oleat atau oleylamin dan elemen sulfur dengan beberapa L-cistein dalam prosedur pertama. Selain itu, bahan organik mahal dan toksik selalu tidak dapat dihindari selama proses sintesis dibandingkan dengan metode co-precipitasi. Saat ini, metode co-precipitasi baru mulai mendapat popularitas dalam sintesis material nano terstruktur anorganik karena hemat biaya, non-toksik, terpercaya, dan stabil [36, 37]. Se pengetahuan kami, belum banyak laporan tentang sintesis nanokomposit MoS₂/C melalui proses co-precipitasi/kalcinasi, terutama dengan humat kalium.
Humat kalium, sebuah asam hidroksi karbonat aromatik, yang terdiri dari berbagai grup fungsional yang mengandung oksigen, dapat dianggap sebagai calon grafin yang difungsikan [38]. Secara umum, banyak penelitian telah dilakukan untuk menggunakan humat kalium sebagai sumber karbon untuk sintesis material karbon dalam kondisi yang sangat keras [38, 39]. Huang [38] melaporkan bahwa humat kalium dapat dengan mudah dikarbonisasi untuk menyiapkan materi grafin oksida tereduksi. Dalam makalah ini, nanokomposit MoS₂/C disintesis melalui rute co-precipitasi/kalcinasi, dengan menggunakan bahan organik (humat kalium) dan bahan anorganik ((NH₄)₆Mo₇O₂₄) sebagai reagen. Kinerja elektrokimia sampel sebagai anoda LIB diukur, dan hasilnya menunjukkan bahwa sampel yang dikalsinasi pada 700 °C (MoS₂/C-700) menunjukkan kemampuan siklus dan perilaku laju yang lebih baik. Kapasitas pengosongan sampel tetap pada 554,9 mAh g⁻¹ setelah 50 siklus pada kepadatan arus 100 mA g⁻¹, yang jauh lebih baik dari dua sampel lain yang dikalsinasi pada 600 °C dan 800 °C, masing-masing. Secara bersamaan, MoS₂/C-700 yang disiapkan menunjukkan kinerja elektrokimia yang sebanding [40, 24].
Metode/Eksperimen
Humat kalium diperoleh dari Double Dragons Humic Acid Co., Ltd. Xinjiang (Tiongkok), dan analisis komposisi humat kalium ditunjukkan dalam berkas tambahan 1: Tabel S1. Semua reagen kimia (kecuali humat kalium) adalah grade analitik murni dan digunakan tanpa pemurnian lebih lanjut.
Sintesis MoS₂/C
Prekursor disiapkan melalui co-precipitasi dari (NH₄)₆Mo₇O₂₄ dan humat kalium dalam kehadiran HNO₃ diikuti oleh proses freeze-drying selama 2 hari. Dalam prosedur tipikal, 4 g humat kalium dilarutkan dalam 40 mL larutan (NH₄)₆Mo₇O₂₄ 0,25 M. Kemudian, larutan di atas ditambahkan secara titik-titik ke dalam 100 mL larutan HNO₃ 0,5 M dengan pengadukan magnet yang kuat. Durasi pengadukan magnet adalah beberapa jam. Himpunan endapan kemudian dipisahkan dari campuran larutan, di-freeze-drying, dan diberi label sebagai prekursor Mo-HA. Prekursor dicampur dengan Na₂SO₄ bebas air (dengan proporsi 1:10) dan digiling dalam mortar untuk membentuk campuran homogen. Campuran kemudian dikalsinasi pada 700 °C selama 3 jam (dengan laju pemanasan 10 °C min⁻¹) dan kemudian didinginkan secara alami ke suhu ruangan. Akhirnya, produk dicuci dengan air deionis dan etanol tiga kali diikuti oleh prosedur freeze-drying untuk mendapatkan bubuk MoS₂/C. Secara paralel, sampel yang dikalsinasi pada 600 dan 800 °C juga disintesis.
Karakterisasi
Grup fungsional organik permukaan humat kalium diukur dengan spektrofotometer inframerah transform Fourier (FT-IR, VERTEX 70, Bruker) dengan KBr sebagai sampel referensi. Struktur dan morfologi berbagai sampel dikarakterisasi dengan difraksi X-ray (XRD, BRUKER D8 Advance) dengan radiasi Cu Kα (λ = 1,54178 Å), mikroskopi transmisi elektron (TEM, Hitachi H-600), mikroskopi transmisi elektron resolusi tinggi (HRTEM, JEM-2100F), mikroskopi elektron pemindai LEO 1450VP (SEM), spektrometer energi dispersif X-ray (EDX), dan spektroskopi fotoelektron X-ray (XPS, spektrometer ESCALAB 250Xi). Analisis termogravimetri (TGA) dilakukan pada analyzer termogravimetri (Netzsch TGA 409). Spektra Raman dilakukan pada Bruker Senterra dengan panjang gelombang 532 nm.
Pengukuran Elektrokimia
Pengukuran elektrokimia dilakukan pada koin sel. Elektroda kerja dibuat dengan mencampur 80 wt.% material aktif MoS₂/C yang disiapkan, 10 wt.% hitam asetilen, dan 10 wt.% polyvinyliden fluoride (PVDF) dalam pelarut N-metil-2-pirrolidon (NMP) untuk membentuk lumpur homogen. Lumpur dilapisi pada folium tembaga dan dikeringkan dalam vakum pada 110 °C selama 12 jam. Koin sel dirangkak dalam kotak handuk yang diisi argon. Dalam pengukuran, folium litium digunakan sebagai elektroda kontrol dan referensi, dan film polipropilena (Celgard-2400) digunakan sebagai pemisah. Larutan elektrolit adalah 1 mol L⁻¹ LiPF₆ dalam karbonat etilena (EC), karbonat dimetil (DMC), dan karbonat dietil (DEC) (EC/DMC/DEC, 1:1:1, rasio volume). Pengukuran pengosongan-pengisian galvanostatis dilakukan dalam rentang potensial 0,01–3,0 V menggunakan instrumen pengujian baterai LAND CT2001A (Wuhan) pada suhu ruangan. Pengukuran voltametri siklik (CV) dilakukan pada workstation elektrokimia (CHI 660D) pada laju pemindaian 0,1 mV s⁻¹ antara 0,01 dan 3,0 V.
Hasil dan Pembahasan
Kimia permukaan humat kalium diteliti menggunakan spektrum FTIR. Dalam Gambar 1a, puncak lebar yang berpusat pada 3400 cm⁻¹ dikaitkan dengan getaran peregangan ikatan −OH, −COOH, dan H₂O. Puncak pada 1627, 1413, dan 1050 cm⁻¹ dikaitkan dengan getaran peregangan grup −COO dan −CH, −OH, dan sebagainya [41], masing-masing, yang mengindikasikan adanya grup fungsional yang mengandung oksigen yang kaya pada permukaan humat kalium murni, yang bermanfaat untuk reaksi kompleksasi atau adsorpsi. Kurva TGA dari campuran homogen prekursor Mo-HA dan Na₂SO₄ bebas air (dengan proporsi 1:10) dalam atmosfer argon dengan laju pemanasan 10 °C min⁻¹ ditunjukkan dalam Gambar 1b. Terlihat bahwa ada tiga langkah penurunan berat dalam kurva TGA. Penurunan berat pertama adalah 1,59% dari suhu ruangan hingga 250 °C, yang mungkin disebabkan oleh dekomposisi air pada permukaan prekursor Mo-HA. Ada dua langkah penurunan berat berurutan lainnya, dengan penurunan berat 1,35% dari 250 hingga 500 °C, dan penurunan berat 3,17% dari 500 hingga 800 °C, dan kemudian massa tetap konstan, yang menunjukkan bahwa prekursor telah terdekomposi sepenuhnya pada 800 °C. Untuk sistem seperti ini, kami memilih tiga suhu tersebut untuk kalcinasi sebagai 600, 700, dan 800 °C, yang disebut sebagai MoS₂/C-600, MoS₂/C-700, dan MoS₂/C-800, masing-masing.
a Spektra FT-IR humat kalium murni. b Kurva TGA dari campuran homogen prekursor Mo-HA dan Na₂SO₄ bebas air (dengan proporsi 1:10)
Menurut literatur [34], mekanisme yang mungkin dari proses reaksi telah diusulkan dan digambarkan skematis dalam Skema 1. Selain itu, rumus yang sesuai dicantumkan dalam berkas tambahan 1: Persamaan 1–5. Dalam persamaan ini, humat kalium disingkat sebagai K-HA. Mungkin ada kompleksasi ketika humat kalium dilarutkan dalam larutan (NH₄)₆Mo₇O₂₄, dengan partisipasi larutan HNO₃, yang mengarah pada pembentukan Mo-HA. Setelah memanaskan campuran prekursor Mo-HA dan Na₂SO₄ bebas air dalam atmosfer argon pada suhu yang relatif tinggi, prekursor Mo-HA akan dikarbonisasi untuk membentuk perantara karbon amorfa, dan kemudian perantara akan mengurangi Na₂SO₄ bebas air untuk menghasilkan Na₂S, yang kemudian hidrolisis menjadi sulfur hidrogen. Akhirnya, sulfur hidromycin mungkin bereaksi dengan MoOₓ, yang mengarah pada pembentukan nanokomposit MoS₂/C.
Skema yang menggambarkan prosedur pembuatan nanokomposit MoS₂/C
Gambar 2a–b menunjukkan pola XRD dan spektrum Raman dari nanokomposit MoS₂/C yang dikalsinasi pada suhu berbeda. Gambar 2a menunjukkan bahwa hampir semua puncak difraksi MoS₂/C-600 dan MoS₂/C-700 dapat diindeks dengan baik ke fase MoS₂ heksagonal (kartu JCPDS no. 86-2308), yang sesuai dengan laporan sebelumnya [42]. Masih ada beberapa puncak lain yang tidak cocok dengan kartu standar dalam sampel MoS₂/C-800. Kami spekulasi bahwa kristal MoS₂/C telah hancur pada suhu tinggi. Dari spektrum Raman (Gambar 2b), terlihat bahwa puncak yang terletak antara 379 dan 400 cm⁻¹ merupakan mode Raman E¹₂g (pergeseran dalam bidang atom Mo dan S) dan A₁g (pergeseran simetris luar bidang atom Mo dan S), masing-masing [24, 43]. Pita yang muncul pada 1347 dan 1589 cm⁻¹ adalah puncak D dan G karakteristik, dan nilai I_D/I_G adalah 0,96, 0,91, dan 0,94 seiring dengan suhu dari 600 hingga 800 °C. Yang pertama sesuai dengan karbon amorfa atau karbon terhibridisasi sp³ (pita D), dan yang kedua ditetapkan sebagai karbon terhibridisasi sp² (pita G) [44]. Meskipun tidak ada perbedaan besar antara tingkat grafitasi, sampel MoS₂/C-700 masih sedikit lebih tinggi dari dua sampel lain dalam beberapa hal, yang menunjukkan bahwa karbon dalam sampel ini tidak hanya dalam bentuk karbon amorfa, tetapi juga beberapa karbon grafitik. Oleh karena itu, kami berfokus pada sampel MoS₂/C-700 dalam investigasi berikutnya.
a Pola XRD. b Spektra Raman dari nanokomposit MoS₂/C yang dikalsinasi pada suhu berbeda. c Spektra XPS survei MoS₂/C-700. d Spektra XPS resolusi tinggi Mo 3d. e S 2p. f C 1 s
Untuk mempelajari lebih lanjut komposisi kimia dan ikatan kimia MoS₂/C-700, analisis spektroskopi fotoelektron X-ray (XPS) dilakukan. Spektra XPS survei (Gambar 2c–f) mengungkapkan keberadaan elemen Mo, S, C, dan O dalam nanokomposit MoS₂/C-700. Spektra XPS resolusi tinggi Mo 3d dan S 2p ditunjukkan dalam Gambar 2d, e, masing-masing. Puncak pada 229,4 dan 232,6 eV ditetapkan sebagai Mo 3d₅/₂ dan Mo 3d₃/₂, yang mengonfirmasi keberadaan Mo dalam MoS₂/C-700 [45, 46]. Keberadaan puncak XPS lain pada 226,5 eV diindeks sebagai S 2 s, yang berasal dari permukaan MoS₂/C-700 [47]. Selain itu, puncak XPS pada 162,3 dan 163,4 eV dalam spektrum S 2p adalah puncak karakteristik S 2p₃/₂ dan S 2p₁/₂ dari MoS₂, masing-masing. Gambar 2f menunjukkan bahwa spektrum C1 s dapat dibagi menjadi tiga puncak, yaitu C–C, C–O, dan C=O.
Spektrum EDX menunjukkan bahwa sampel yang dikalsinasi pada 700 °C mengandung elemen Mo, S, dan C, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 3a. Gambar 3b, c menunjukkan citra SEM dari sampel MoS₂/C-700. Untuk perbandingan, citra SEM nanokomposit MoS₂/C-600 dan MoS₂/C-800 juga ditampilkan dalam berkas tambahan 1: Gambar S1. Untuk menjelajahi distribusi elemen yang sesuai dalam sampel MoS₂/C-700, analisis pemetaan elemen yang sesuai dilakukan. Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 4a–d, citra pemetaan elemen MoS₂/C-700 menunjukkan distribusi seragam Mo, S, dan C di seluruh nanokomposit MoS₂/C-700, yang sesuai dengan hasil EDX dan XPS.
a Spektra EDX MoS₂/C-700. b, c Citra SEM nanokomposit MoS₂/C-700
a–d Citra pemetaan elemen MoS₂/C-700; (e) citra TEM, (f) SAED dan (g) citra TEM resolusi tinggi nanokomposit MoS₂/C-700, (h) Citra TEM resolusi tinggi diperbesar dari area yang ditandai dalam gambar (g)
Seperti yang ditampilkan dalam Gambar 4e–h, morfologi dan struktur nanokomposit MoS₂/C yang disintesis diselidiki dengan mikroskopi transmisi elektron (TEM), difraksi elektron area terpilih (SAED), dan mikroskopi transmisi elektron resolusi tinggi (HRTEM). Citra TEM (Gambar 4e) dan citra SEM (Gambar 3b, c) secara jelas menunjukkan bahwa struktur nanokomposit MoS₂/C-700 adalah nanosheet dua dimensi yang berkerut dengan lebar sekitar 800 nm dan ketebalan sekitar 20 nm. Pola SAED dalam Gambar 4f menunjukkan bahwa struktur jaringan heksagonal MoS₂ terkristal dengan baik. Selain itu, kristal jaringan sampel ditampilkan dalam profil HRTEM ((Gambar 4g, h) dan berkas tambahan 1: Gambar S2). Profil menunjukkan nanosheet MoS₂ yang terkristal tinggi dengan jarak antar lapisan 0,27 nm yang sesuai dengan bidang (100) MoS₂ heksagonal [24, 34]. Selain itu, berkas tambahan 1: Gambar S2 secara jelas menunjukkan bahwa nanosheet karbon dihiasi dengan nanosheet MoS₂.
Gambar 5a menunjukkan kurva CV dari 3 siklus pertama elektroda MoS₂/C-700 pada laju pemindaian 0,1 mV s⁻¹ dalam jendela potensial 0,01–3,00 V vs. Li⁺/Li. Pada siklus pertama, puncak reduksi pada 1,0 V menunjukkan mekanisme penyisipan litium, yang disebabkan oleh penyisipan ion litium ke dalam lapisan MoS₂ untuk membentuk LiₓMoS₂. Pada saat yang sama, telah terjadi transisi fase dari 2H (prisma trigonal) ke 1T (oktahedral) [48]. Puncak reduksi lain pada 0,4 V dikaitkan dengan konversi LiₓMoS₂ menjadi Mo metal dan Li₂S. Puncak oksidasi lebar yang terletak pada 2,35 V mewakili deinterkalasi Li₂S menjadi S. Pada siklus berikutnya, dua puncak katoda pada 1,0 dan 0,4 V menghilang dengan munculnya tiga puncak baru pada 2,0, 1,2, dan 0,3 V, yang menunjukkan reduksi MoS₂ dan konversi dari S₈ menjadi polisulfida dan kemudian ke Li₂S [24].
a Kurva CV dari tiga siklus pertama elektroda MoS₂/C-700 pada laju pemindaian 0,1 mV s⁻¹. b Kurva pengosongan dan pengisian dari 3 siklus pertama elektroda MoS₂/C-700 pada kepadatan arus 100 mA g⁻¹. c Kinerja siklus elektroda MoS₂/C dan elektroda MoS₂ murni pada kepadatan arus 100 mA g⁻¹, dan efisiensi kulombik elektroda MoS₂/C-700. d Kinerja laju MoS₂/C dan elektroda MoS₂ murni pada kepadatan arus yang berkisar dari 100 hingga 1000 mA g⁻¹
Kurva pengosongan dan pengisian dari 3 siklus pertama elektroda MoS₂/C-700 direkam, dan hasil yang sesuai ditampilkan dalam Gambar 5b. Pada siklus pertama, kapasitas pengosongan dan pengisian elektroda MoS₂/C-700 adalah 802,8 dan 651,4 mAh g⁻¹, masing-masing, dengan efisiensi kulombik 81,14%. Hilangnya kapasitas tidak reversibel mungkin disebabkan oleh beberapa reaksi tidak reversibel seperti dekomposisi elektrolit dan pembentukan film antarmuka elektrolit padat (SEI) [49, 50].
Stabilitas siklus seluruh elektroda MoS₂/C dan elektroda MoS₂ murni pada kepadatan arus 100 mA g⁻¹ ditampilkan dalam Gambar 5c. Pada saat yang sama, efisiensi kulombik MoS₂/C-700 juga direkam. Setelah 50 siklus, kapasitas pengosongan elektroda MoS₂/C-600, MoS₂/C-700, MoS₂/C-800, dan MoS₂ murni pada kepadatan arus 100 mA g⁻¹ tetap pada 399,7, 554,9, 245,7, dan 332,9 mAh g⁻¹, masing-masing. Seperti yang ditampilkan dalam berkas tambahan 1: Tabel S1, telah merangkum kapasitas pengosongan setelah 50 siklus dari elektroda berbasis MoS₂ yang ditampilkan dalam literatur lain, MoS₂/C-700 yang disiapkan menunjukkan kinerja elektrokimia yang sebanding dengan karya sebelumnya. Disimpulkan bahwa elektroda MoS₂/C-700 menunjukkan kinerja siklus yang paling unggul dan efisiensi kulombik sampel mempertahankan tingkat tinggi sekitar 100% setelah 3 siklus pertama. Ini mungkin karena jumlah kecil karbon grafitik dalam sampel ini, yang mengarah pada peningkatan konduktivitas listrik nanokomposit.
Selain stabilitas siklus, kinerja laju tinggi juga merupakan faktor penting untuk aplikasi daya tinggi. Gambar 5d menunjukkan kinerja laju MoS₂/C dan elektroda MoS₂ murni pada kepadatan arus yang berkisar dari 100 hingga 1000 mA g⁻¹. Pada 1000 mA g⁻¹, kapasitas pengosongan MoS₂/C-700 masih dapat mempertahankan nilai yang cukup tinggi sekitar 450 mAh g⁻¹, yang lebih tinggi dari elektroda MoS₂/C dan elektroda MoS₂ murni lainnya yang telah kami siapkan pada kepadatan arus yang sama. Ketika kepadatan arus diubah kembali ke 100 mA g⁻¹, kapasitas sampel MoS₂/C-700 dapat pulih hingga sekitar 500 mAh g⁻¹ setelah 50 siklus pada berbagai kepadatan arus, yang mengungkapkan kemampuan laju yang baik dari sampel.
Pengukuran spektrum impedansi elektrokimia (EIS) pada elektroda MoS₂/C dan elektroda MoS₂ murni dilakukan untuk mendapatkan pemahaman lebih lanjut tentang kinerja elektrokimia yang unggul dari sampel MoS₂/C-700 (Gambar 6). Ada lingkaran setengah di daerah frekuensi tinggi diikuti oleh garis lereng di daerah frekuensi rendah pada plot Nyquist ini. Terlihat bahwa lingkaran setengah di daerah frekuensi tinggi dari sampel MoS₂/C-700 jelas lebih kecil dari tiga sampel lain, yang terkait dengan resistansi transfer muatan (R_ct) yang terjadi pada antarmuka elektrolit dan elektroda. Oleh karena itu, hasil ini lebih lanjut menyiratkan bahwa integrasi humat kalium secara signifikan meningkatkan konduktivitas MoS₂, yang mengarah pada peningkatan kinerja elektrokimia lebih lanjut.
Plot Nyquist dari elektroda MoS₂/C dan elektroda MoS₂ murni yang diuji dalam rentang frekuensi 0,01 Hz hingga 100 kHz
Kesimpulan
Dalam penelitian ini, nanosheet MoS₂/C dua dimensi berhasil disintesis melalui rute co-precipitasi/kalcinasi dengan menggunakan bahan organik (humat kalium) dan bahan anorganik ((NH₄)₆Mo₇O₂₄) sebagai reagen. Karakterisasi struktural menunjukkan bahwa nanokomposit MoS₂/C-700 yang disiapkan adalah nanosheet MoS₂/C dua dimensi (2D) dengan bentuk tidak teratur. Nanosheet MoS₂/C 2D menunjukkan kinerja elektrokimia yang ditingkatkan ketika dibuat sebagai material anoda untuk LIB. Selain itu, proses reaksi yang mungkin telah diusulkan. Strategi sintesis saat ini dapat dikembangkan ke sintesis nanokomposit lain yang dapat digunakan sebagai material anoda untuk baterai litium-ion berkinerja tinggi.
