石墨插层1T相二硫化钼的层间距调控及其在高效电容去离子海水淡化中的应用

本文通过晶相调控（1T相）与层间工程（石墨插层）协同策略，成功构建了具有0.99 nm扩展层间距的1T-MoS2-G复合材料。该材料展现出29.57 mg g?1的高吸附容量、4.44 mg g?1 min?1的快速脱盐速率（1.2 V下），DFT计算证实其通过降低Na+扩散能垒显著提升CDI性能，为设计高效脱盐电极提供了新范式。

　　

Highlight

二硫化钼（MoS₂）凭借其层状结构、优异离子吸附能力和高理论电容，在电容去离子（CDI）领域潜力巨大。然而，低导电性和层间堆叠问题制约其性能突破。本研究创新性地将晶相调控与层间工程结合，通过一步水热法合成石墨插层的1T相MoS₂（1T-MoS₂-G），实现0.99 nm的层间距扩展，显著加速离子扩散。

结构表征

X射线衍射（XRD）显示1T-MoS₂-G在9.2°出现特征峰，对应0.99 nm层间距（图1b）。拉曼光谱证实1T相占比达82%（J₁/J₂峰强度比），透射电镜（TEM）直观展示石墨像"支柱"般撑开MoS₂层状结构（图2d）。

电化学性能

1T-MoS₂-G在1.2 V下展现29.57 mg g^?1的脱盐容量，速率达4.44 mg g^?1 min^?1，循环20次后容量保持率97.18%。电化学阻抗谱（EIS）显示其电荷转移电阻（R_ct）仅2.1 Ω，比2H-MoS₂降低85%。

吸附机制

Na⁺吸附行为符合伪一级动力学模型，密度泛函理论（DFT）计算揭示：扩展层间距使Na⁺吸附能降低至-1.32 eV，扩散能垒从0.78 eV（2H相）降至0.21 eV，证实物理吸附主导的快速脱盐过程。

Conclusion

该工作通过"晶相-层间距"双调控策略，为设计高效CDI电极提供了新思路。石墨插层不仅稳定1T相结构，更构建三维离子通道，使材料兼具高导电性和快速离子传输能力，推动MoS₂基材料在海水淡化中的实际应用。