Mesoporous MoS2 as a Transition Metal Dichalcogenide Exhibiting Pseudocapacitive Li and Na-Ion Charge Storage

Advanced Energy Materials

Volumn 6, Issue 9, 2016, Pages

  Cook, John B ^a   Kim, Hyung Seok ^b   Yan, Yan ^a   Ko, Jesse S ^b   Robbennolt, Shauna ^a   Dunn, Bruce ^a,b   Tolbert, Sarah H ^a,b  

^a UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^b Engineering IV   (United States)

Author keywords

electrochemical energy storage; lithium ion batteries; MoS2; pseudocapacitance; sodium ion batteries

Indexed keywords

BLOCK COPOLYMERS; CRYSTAL STRUCTURE; ENERGY STORAGE; LAYERED SEMICONDUCTORS; LITHIUM; LITHIUM-ION BATTERIES; MESOPOROUS MATERIALS; METAL IONS; MOLYBDENUM OXIDE; SODIUM-ION BATTERIES; STORAGE (MATERIALS); TRANSITION METALS; X RAY DIFFRACTION;

CHARGE STORAGE CAPACITY; ELECTROCHEMICAL ENERGY STORAGE; ELECTROCHEMICAL KINETICS; GRAZING INCIDENCE X-RAY DIFFRACTION; MOS2; NANOSCALE ARCHITECTURES; PSEUDOCAPACITANCE; TRANSITION METAL DICHALCOGENIDES;

SULFUR COMPOUNDS;

EID: 84969520078     PISSN: 16146832     EISSN: 16146840     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/aenm.201501937     Document Type: Article

References (95)

1. M. Park, X. Zhang, M. Chung, G. B. Less, A. M. Sastry, J. Power Sources 2010, 195, 7904.
2. N. Balke, S. Jesse, A. N. Morozovska, E. Eliseev, D. W. Chung, Y. Kim, L. Adamczyk, R. E. García, N. Dudney, S. V. Kalinin, Nat. Nanotechnol. 2010, 5, 749.
3. M. D. Stoller, S. Park, Y. Zhu, J. An, R. S. Ruoff, Nano Lett. 2008, 8, 3498.
4. M. F. El-kady, V. Strong, S. Dubin, R. B. Kaner, Science 2012, 335, 1326.
5. M. Winter, R. J. Brodd, Chem. Rev. 2004, 104, 4245.
6. P. Simon, Y. Gogotsi, Nat. Mater. 2008, 7, 845.
7. S. W. Lee, N. Yabuuchi, B. M. Gallant, S. Chen, B.-S. Kim, P. T. Hammond, Y. Shao-Horn, Nat. Nanotechnol. 2010, 5, 531.
8. B. E. Conway, Electrochem. Sci. Technol. 1991, 138, 1539.
9. B. E. Conway, V. Birss, J. Wojtowicz, J. Power Sources 1997, 66, 1.
10. B. E. Conway, W. G. Pell, J. Solid State Electrochem. 2003, 7, 637.
11. V. Augustyn, J. Come, M. A. Lowe, J. W. Kim, P. Taberna, S. H. Tolbert, H. D. Abruña, P. Simon, B. Dunn, Nat. Mater. 2013, 12, 1.
12. V. Augustyn, P. Simon, B. Dunn, Energy Environ. Sci. 2014, 7, 1597.
13. S. Boukhalfa, K. Evanoff, G. Yushin, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 6872.
14. Y. Shi, L. Peng, Y. Ding, Y. Zhao, G. Yu, Chem. Soc. Rev. 2015, 44, 6684.
15. J. P. Zheng, P. J. Cygan, T. R. Jow, J. Chem. Soc. 1995, 142, 2699.
16. M. Toupin, T. Brousse, D. Belanger, Chem. Mater. 2004, 16, 3184.
17. V. Augustyn, W. Kim, P. Rozier, P. Taberna, P. Gogotsi, J. W. Long, B. Dunn, P. Simon, J. Chem. Soc. 2014, 161, 718.
18. E. Lim, H. Kim, C. Jo, J. Chun, K. Ku, S. Kim, H. Lee, I.-S. Nam, S. Yoon, K. Kang, J. Lee, ACS Nano 2014, 8, 8968.
19. H.-S. Kim, J. B. Cook, S. H. Tolbert, B. Dunn, J. Electrochem. Soc. 2015, 162, A5083.
20. J. Wang, J. Polleux, J. Lim, B. Dunn, J. Phys. Chem. 2007, 111, 14925.
21. Q. Wang, Z. H. Wen, J. H. Li, Adv. Funct. Mater. 2006, 16, 2141.
22. K. Brezesinski, J. Wang, J. Haetge, C. Reitz, S. O. Steinmueller, S. H. Tolbert, B. M. Smarsly, B. Dunn, T. Brezesinski, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 6982.
23. V. Augustyn, J. Come, M. A. Lowe, J. W. Kim, P. Taberna, S. H. Tolbert, H. D. Abruña, P. Simon, B. Dunn, Nat. Mater. 2013, 12, 1.
24. G. A. Muller, J. B. Cook, H.-S. Kim, S. H. Tolbert, B. Dunn, Nano Lett. 2015, 15, 1911.
25. M. S. Whittingham, Chem. Rev. 2004, 104, 4271.
26. E. Benavente, M. A. S. Ana, F. Mendiza, G. Gonza, Coord. Chem. Rev. 2002, 224, 87.
27. Y. Liang, R. Feng, S. Yang, H. Ma, J. Liang, J. Chen, Adv. Mater. 2011, 23, 640.
28. H. Hwang, H. Kim, J. Cho, Nano Lett. 2011, 11, 4826.
29. T. Stephenson, Z. Li, B. Olsen, D. Mitlin, Energy Environ. Sci. 2014, 7, 209.
30. H. Yoo, A. P. Tiwari, J. Lee, D. Kim, J. H. Park, H. Lee, Nanoscale 2015, 7, 3404.
31. C. Zhu, X. Mu, P. A. van Aken, Y. Yu, J. Maier, Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 2014, 53, 2152.
32. X. Fang, C. Hua, X. Guo, Y. Hu, Z. Wang, X. Gao, F. Wu, J. Wang, L. Chen, Electrochim. Acta 2012, 81, 155.
33. L. David, R. Bhandavat, G. Singh, ACS Nano 2014, 8, 1759.
34. R. R. Haering, J. A. Stiles, K. Brandt, (Moli Energy Ltd) US Patent 4224309, 1980.
35. F. C. Laman, K. Brandt, J. Power Sources 1988, 24, 195.
36. M. A. Py, R. R. Haering, Can. J. Phys. 1982, 61, 76.
37. X. Fang, C. Hua, X. Guo, Y. Hu, Z. Wang, X. Gao, F. Wu, J. Wang, L. Chen, Electrochim. Acta 2012, 81, 155.
38. J. Park, J.-S. Kim, J.-W. Park, T.-H. Nam, K.-W. Kim, J.-H. Ahn, G. Wang, H.-J. Ahn, Electrochim. Acta 2013, 92, 427.
39. F. C. Laman, K. Brandt, J. Power Sources 1988, 24, 195.
40. A. Ramadoss, T. Kim, G.-S. Kim, S. J. Kim, New J. Chem. 2014, 38, 2379.
41. X. Zhang, C. An, S. Wang, Z. Wang, D. Xia, J. Cryst. Growth 2009, 311, 3775.
42. M.-J. Hwang, K. M. Kim, K.-S. Ryu, J. Electroceram. 2014, 33, 239.
43. H. Yu, Y. Liu, S. L. Brock, Inorg. Chem. 2008, 47, 1428.
44. X. W. Lou, H. C. Zeng, Chem. Mater. 2002, 14, 4781.
45. Y. Zhao, Y. Zhang, Z. Yang, Y. Yan, K. Sun, Sci. Technol. Adv. Mater. 2013, 14, 043501.
46. S. Wang, C. An, J. Yuan, Materials 2010, 3, 401.
47. X. Hu, W. Zhang, X. Liu, Y. Mei, Y. Huang, Chem. Soc. Rev. 2015, 44, 2376.
48. Y. Wang, H. Li, P. He, E. Hosono, H. Zhou, Nanoscale 2010, 2, 1294.
49. M. Ihsan, Q. Meng, L. Li, D. Li, H. Wang, K. H. Seng, Z. Chen, S. J. Kennedy, Z. Guo, H.-K. Liu, Electrochim. Acta 2015, 173, 172.
50. H. Liu, D. Su, R. Zhou, B. Sun, G. Wang, S. Z. Qiao, Adv. Energy Mater. 2012, 2, 970.
51. T. Brezesinski, J. Wang, S. H. Tolbert, B. Dunn, Nat. Mater. 2010, 9, 146.
52. E. K. Richman, C. B. Kang, T. Brezesinski, S. H. Tolbert, Nano Lett. 2008, 8, 3075.
53. T. Brezesinski, M. Groenewolt, N. Pinna, H. Amenitsch, M. Antonietti, B. Smarsly, Adv. Mater. 2006, 18, 1827.
54. T. Brezesinski, J. Wang, J. Polleux, B. Dunn, S. H. Tolbert, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 1802.
55. R. Buonsanti, T. E. Pick, N. Krins, T. J. Richardson, B. A. Helms, D. J. Milliron, Nano Lett. 2012, 12, 3872.
56. I. E. Rauda, R. Buonsanti, L. C. Saldarriaga-Lopez, K. Benjauthrit, L. T. Schelhas, M. Stefik, V. Augustyn, J. Ko, B. Dunn, U. Wiesner, D. J. Milliron, S. H. Tolbert, ACS Nano 2012, 6, 6386.
57. J. M. Feckl, K. Fominykh, M. Döblinger, D. Fattakhova-Rohlfing, T. Bein, Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 7459.
58. M. C. Orilall, U. Wiesner, Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 520.
59. Y. Ren, Z. Ma, P. G. Bruce, Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 4909.
60. Y. Ye, C. Jo, I. Jeong, J. Lee, Nanoscale 2013, 5, 4584.
61. P.-Y. Chang, C.-H. Huang, R.-A. Doong, Carbon 2012, 50, 4259.
62. J. Hwang, C. Jo, K. Hur, J. Lim, S. Kim, J. Lee, J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 16066.
63. C. Jo, Y. Kim, J. Hwang, J. Shim, J. Chun, J. Lee, Chem. Mater. 2014, 26, 3508.
64. Q. Lu, J. G. Chen, J. Q. Xiao, Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 1882.
65. J. Jin, S.-Z. Huang, J. Liu, Y. Li, D.-S. Chen, H.-E. Wang, Y. Yu, L.-H. Chen, B.-L. Su, J. Mater. Chem. A 2014, 2, 9699.
66. I. E. Rauda, L. C. Saldarriaga-lopez, B. A. Helms, L. T. Schelhas, D. Membreno, D. J. Milliron, S. H. Tolbert, Adv. Mater. 2013, 25, 1315.
67. M. Epifani, P. Imperatori, L. Mirenghi, M. Schioppa, P. Siciliano, Chem. Mater. 2004, 16, 5495.
68. P. Yang, D. Margolese, B. Chmelka, G. Stucky, Nature 1998, 396, 152.
69. C. J. Brinker, Y. Lu, A. Sellinger, H. Fan, Adv. Mater. 1999, 11, 579.
70. Q. Huo, D. Margolese, U. Ciesla, P. Feng, I. T. E. Gier, P. Sieger, R. Leon, P. Petroff, F. Schüth, G. D. Stucky, Nature 1994, 368, 317.
71. C. T. Kresge, M. E. Leonowicz, W. J. Roth, J. C. Vartuli, J. S. Beck, Nature 1992, 359, 710.
72. D. M. Antonelli, J. Y. Ying, Chem. Mater. 1996, 8, 874.
73. Q. Huo, D. I. Margolese, U. Ciesla, D. G. Demuth, P. Feng, T. E. Gier, P. Sieger, A. Firouzi, B. F. Chmelka, F. Schuth, G. D. Stuckey, Chem. Mater. 1994, 6, 1176.
74. H. Shi, Electrochim. Acta 1996, 41, 1633.
75. A. B. Fuertes, F. Pico, J. M. Rojo, J. Power Sources 2004, 133, 329.
76. C. Largeot, C. Portet, J. Chmiola, P. Taberna, Y. Gogotsi, P. Simon, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 2730.
77. D. Qu, H. Shi, J. Power Sources 1998, 74, 99.
78. A. B. Fuertes, G. Lota, T. A. Centeno, E. Frackowiak, Electrochim. Acta 2005, 50, 2799.
79. P. J. Mulhern, Can. J. Phys. 1989, 67, 1049.
80. F. Wypych, R. Schollhorn, J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1992, 1386.
81. M. A. Py, R. R. Haering, Can. J. Phys. 1983, 61, 76.
82. N. Imanishi, M. Toyoda, Y. Takeda, O. Yamamoto, Solid State Ionics 1992, 58, 333.
83. L. F. Mattheiss, Phys. Rev. B 1973, 8, 3719.
84. G. Eda, H. Yamaguchi, D. Voiry, T. Fujita, M. Chen, M. Chhowalla, Nano Lett. 2011, 11, 5111.
85. H. Wang, Z. Lu, S. Xu, D. Kong, J. J. Cha, G. Zheng, P.-C. Hsu, K. Yan, D. Bradshaw, F. B. Prinz, Y. Cui, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2013, 110, 19701.
86. C. A. Papageorgopoulos, W. Jaegermann, Surf. Sci. 1995, 338, 83.
87. D. Yang, S. J. Sandoval, W. M. R. Divigalpitiya, J. C. Irwin, R. F. Frindt, Phys. Rev. B 1991, 43, 12053.
88. V. Augustyn, P. Simon, B. Dunn, Energy Environ. Sci. 2014, 7, 1597.
89. C. Zhong, Y. Deng, W. Hu, J. Qiao, L. Zhang, J. Zhang, Chem. Soc. Rev. 2015, 44, 7484.
90. S. Ardizzone, G. Fregonara, S. Trasatti, Electrochem. Acta 1990, 35, 263.
91. K.-M. Lin, K.-H. Chang, C.-C. Hu, Y.-Y. Li, Electrochim. Acta 2009, 54, 4574.
92. C. Jo, I. Hwang, J. Lee, C. W. Lee, S. Yoon, J. Phys. Chem. C 2011, 115, 11880.
93. S. W. Kim, D. H. Seo, X. Ma, G. Ceder, K. Kang, Adv. Energy Mater. 2012, 2, 710.
94. V. Palomares, P. Serras, I. Villaluenga, K. B. Hueso, J. Carretero-González, T. Rojo, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 5884.
95. X. Wang, X. Shen, Z. Wang, R. Yu, L. Chen, ACS Nano 2014, 8, 11394.