南京师范大学周小四课题组采用定向组装策略合成了原位生长在碳纳米管上的VS4纳米棒（CNTs/VS4）。VS4通过与V原子亲和力强的官能团锚定在CNT上，原位形成V-O-C界面共价键，提升了CNTs/VS4的机械稳定性和导电性，从而提升材料的储镁性能。
镁离子电池具有3833 mAh cm−3的高理论容量、丰富的天然资源以及较少的枝晶沉积问题，是未来潜在的锂离子电池替代体系。VS4具有独特的层状原子链结构，有望成为具有高容量和长循环寿命的高性能镁离子电池正极材料。然而，低电导率和缓慢的Mg2+扩散能力限制了它在大规模储能领域的实际应用。因此，基于VS4的正极材料改性设计对于镁离子电池来说尤为重要但也具有挑战性。
最近，南京师范大学周小四课题组报道了一种定向组装策略，合成了生长在碳纳米管上的VS4纳米棒（CNTs/VS4）。该复合材料具有增强的界面共价键和优异的机械稳定性，并展示了出色的镁储存性能。将VS4通过与V原子具有强亲和力的羰基官能团枝接到碳纳米管上，从而原位构建了坚固的V-O-C界面键以紧密锚定VS4粒子，有助于在循环过程中保持结构稳定并延长循环寿命。碳纳米管不仅可以与VS4紧密结合，还可以提高复合材料的电子导电性。除此之外，原位表征和理论计算证实了以Mg2+和MgCl+为载体的的离子插入反应降低了离子传输的极性势垒，缓解了扩散动力学问题。这种定向组装策略赋予了CNTs/VS4优异的储镁性能，包括高可逆容量（在50 mA g−1的电流密度时为223.2 mAh g−1）和出色的倍率性能（在2000 mA g−1时容量为91.8 mAh g−1）。此外，这种定向组装策略可作为一种通用方法获得各种具有独特形态结构的VS4/碳纳米复合材料，为开发过渡金属硫化物/碳复合电极材料提供了一种新方法。
论文的第一作者是南京师范大学硕士研究生满跃华和李安，南京师范大学周小四教授和杜忆忱博士为通讯作者，南京师范大学为唯一通讯单位。详见：Yuehua Man, An Li, Haowei Tang, Jianlu Sun, Yating Fei, Yichen Du, Xiaosi Zhou. A universal cooperative assembly-oriented strategy for VS4 nanorods decoration on carbon nanostructures with enhanced magnesium storage properties. Sci. China Chem., 2024, 67: 3153-3161.
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