自支撑型氧化钼/碳微球复合材料的制备及储锂性能研究

doi:10.12422/j.issn.1006-396X.2026.05.003

石油化工高等学校学报 ›› 2026, Vol. 39 ›› Issue (5): 24-33.DOI: 10.12422/j.issn.1006-396X.2026.05.003

自支撑型氧化钼/碳微球复合材料的制备及储锂性能研究

刘明泓¹^,²(), 陈俊宇¹^,², 邓家轩¹^,², 付笑维¹^,², 祝闻道¹^,², 陈以轩¹^,², 秦奥¹^,², 王溦¹^,²()

^1.湖南理工大学先进碳基功能材料湖南省重点实验室, 湖南岳阳 414006
^2.湖南理工大学化学化工学院, 湖南岳阳 414006

收稿日期:2025-11-05 修回日期:2026-02-06 出版日期:2026-10-25 发布日期:2026-11-02
通讯作者: 王溦
作者简介:刘明泓（2000-），男，硕士研究生，从事碳基复合材料的制备与应用方面的研究；E⁃mail：1175685260@qq.com。
基金资助:
湖南省大学生创新训练计划项目(S202510543039);湖南理工大学研究生科研创新项目(YCX2025A24)

Fabrication and Lithium Storage Performance of Self⁃Supporting Molybdenum Oxide/Carbon Microsphere Composites

Minghong LIU¹^,²(), Junyu CHEN¹^,², Jiaxuan DENG¹^,², Xiaowei FU¹^,², Wendao ZHU¹^,², Yixuan CHEN¹^,², Ao QIN¹^,², Wei WANG¹^,²()

^1.Key Laboratory of Hunan Province for Advanced Carbon?Based Functional Materials，Hunan Institute of Science and Technology，Yueyang Hunan 414006，China
^2.School of Chemistry and Chemical Engineering，Hunan Institute of Science and Technology，Yueyang Hunan 414006，China

Received:2025-11-05 Revised:2026-02-06 Published:2026-10-25 Online:2026-11-02
Contact: Wei WANG

摘要/Abstract

摘要：

过渡金属化合物因其高理论容量而成为锂离子电池负极材料的研究热点，其中过渡金属钼化物的导电性优于氧化物，但循环稳定性仍有待提高。采用超声喷雾热解技术成功制备了自支撑型MoO2/MoO3/C微球复合材料，通过调控葡萄糖水热碳量子点的质量浓度优化了材料的微观结构；采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱仪（XPS）、热重分析仪（TGA）等表征手段，系统研究了材料的微观形貌与晶体结构特征，并进行了储锂性能及电化学性能测试。结果表明，MoO2/MoO3异质结均匀嵌入碳基质中，形成了稳定的导电网络；在0.2 A/g的电流密度下进行100圈循环后，该复合材料仍能保持914.8 mA·h/g的放电比容量，展现出优异的循环稳定性和储锂性能。研究结果为构建高性能钼基锂离子电池负极材料提供了一种有效的策略。

关键词: 复合材料, 喷雾热解, 氧化钼, 碳量子点, 锂离子电池

Abstract:

Transition metal compounds have attracted significant attention as anode materials for lithium⁃ion batteries （LIBs） owing to their high theoretical capacities. Molybdenum⁃based compounds exhibit superior electrical conductivity compared to conventional metal oxides. However, their cycling stability requires further improvement. An ultrasonic spray pyrolysis method was used to prepare self⁃supported MoO2/MoO3/C composite microspheres, and the mass concentration of hydrothermal glucose⁃derived carbon quantum dots was exploited to optimize the microstructures of the composites. A suite of characterization techniques including scanning electron microscopy (SEM), X⁃ray photoelectron spectroscopy (XPS), and thermogravimetric analysis (TGA) were employed to systematically investigate the micromorphology and crystal structural features of the as⁃prepared materials. Lithium storage and electrochemical performance tests were also carried out. The results demonstrate that MoO2/MoO3 heterojunctions are homogeneously embedded within the carbon matrix to form a stable conductive network. After 100 cycles at a current density of 0.2 A/g, the composite retains a discharge specific capacity of 914.8 mA·h/g, exhibiting outstanding cycling stability and lithium storage capability. This study offers an effective approach for designing high⁃performance molybdenum⁃based anode materials for LIBs.

Key words: Composites, Spray pyrolysis, Molybdenum oxides, Carbon quantum dots, Lithium?ion batteries

中图分类号:

TQ152

刘明泓, 陈俊宇, 邓家轩, 付笑维, 祝闻道, 陈以轩, 秦奥, 王溦. 自支撑型氧化钼/碳微球复合材料的制备及储锂性能研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2026, 39(5): 24-33.

Minghong LIU, Junyu CHEN, Jiaxuan DENG, Xiaowei FU, Wendao ZHU, Yixuan CHEN, Ao QIN, Wei WANG. Fabrication and Lithium Storage Performance of Self⁃Supporting Molybdenum Oxide/Carbon Microsphere Composites[J]. Journal of Petrochemical Universities, 2026, 39(5): 24-33.

图/表 7

图1 MoO2/MoO3/C-X的制备示意图

Fig.1 Representation of the synthesis of MoO2/MoO3/C-X

图2 MoO2/MoO3/C-X的SEM、TEM图及MoO2/MoO3/C-20的HRTEM图、选区电子衍射图和TEM-EDS mapping图

Fig.2 SEM，TEM images of MoO2/MoO3/C-X and HRTEM images，corresponding SAED pattern and TEM-EDS mapping of MoO2/MoO3/C-20

图3 MoO2/MoO3/C-X的XRD图谱和拉曼光谱

Fig.3 XRD patterns, Raman spectra of MoO2/MoO3/C-X

图4 MoO2/MoO3/C-X的热重分析曲线

Fig.4 TG curve of MoO2/MoO3/C-X

图5 MoO2/MoO3/C-20的XPS图谱

Fig.5 XPS spectra of MoO2/MoO3/C-20

图6 MoO2/MoO3/C-X的电化学性能

Fig.6 Electrochemical performance of MoO2/MoO3/C-X

图7 MoO2/MoO3/C-20的储锂动力学特性

Fig.7 Lithium storage kinetics of MoO2/MoO3/C-20

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Fabrication and Lithium Storage Performance of Self⁃Supporting Molybdenum Oxide/Carbon Microsphere Composites

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