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能源短缺和环境污染使得清洁能源的开发利用成为人们日渐关注的话题。作为一种便捷高效的清洁能源存储技术，锂离子电池以其高能量密度和电压平台而被广泛应用于现代电子设备中。但是，锂资源储量稀有且分布不均匀，导致锂离子电池成本上涨。而金属钠、钾因其低廉的成本和丰富的储量，使得钠离子电池（SIBs）和钾离子电池（PIBs）实现了更广泛的研究和开发。作为同一主族元素，虽然拥有与锂相似的物理化学性质，但是钠/钾的离子半径远大于锂离子，这会导致脱嵌过程中负极材料结构的不稳定以及较低的能量密度。因此，高性能的钠/钾离子电池负极材料的研发仍然是目前研究的难点之一。
作为过渡金属化合物中的典型代表，过渡金属钼基材料凭借其丰富的资源、低廉的价格、良好的电化学活性和环境友好性，成为继钛基材料之后另一种备受关注的电极材料。例如拥有独特层状结构的钼基硫属化合物（如MoS2、MoSe2）和拥有出色析氢性能的MoP材料。但是，其作为电极材料时仍面临诸多挑战，如活性材料自身导电性较差以及在长循环过程中发生团聚及副反应等问题。特别是较大半径的钠/钾离子在电极材料中的反复脱/嵌会引起极慢的反应动力学以及严重的体积膨胀，甚至造成结构粉化，最终导致容量的快速衰减以及循环寿命的缩短。
为了解决上述问题，本文从提高导电性和进行合理纳米结构设计的设计角度出发，对钼基负极材料进行改性，缓解其在循环过程中的体积膨胀和活性材料的自我聚集，从而提高材料的结构稳定性，实现离子的快速传输，使其成为高性能和长循环寿命的钠/钾离子电池负极材料。本文的研究工作如下：
（1）基于三维有序大孔（3DOM）碳骨架负载超薄MoSe2纳米片的负极材料：通过水热反应和退火工艺合成分级结构的3DOM MoSe2@C纳米复合物材料。作为钠离子电池负极材料进行电化学性能测试，结果表明C-MSC（经退火工艺后的3DOM MoSe2@C）表现出良好的循环性能（在0.5A g-1的电流下循环200圈后比容量为462.6mA h g-1），优异的倍率性能（在10A g-1的电流下比容量为279mA h g-1），以及稳定的长循环性能（在5A g-1的电流下循环2000次后比容量为384.2mA h g-1）。特别是当与自制的正极材料Na3V2(PO4)3/C（NVP/C）结合为全电池时，C-MSC//NVP/C全电池依然具有良好的电化学性能。在钾离子电池中，C-MSC也可作为理想的负极材料，表现出较高的比容量（在0.1A g-1的电流密度下比容量为222.8mA h g-1），出色的倍率能力和长循环稳定性（在0.5A g-1电流密度下，经过400次循环后比容量为172.5mA h g-1）。其性能的提高是由于二维MoSe2纳米片与3DOM碳结构之间的协同效应，Mo-C键中存在的强电子耦合效应促进了电子/离子的快速转移，三维多孔的纳米结构设计可缓解体积膨胀并有效减少循环过程中MoSe2纳米片的堆叠。
（2）基于三维有序大孔（3DOM）碳骨架上附着MoP纳米颗粒作为负极材料：通过硬质模板法和高温磷化处理将三维有序大孔碳基体与MoP纳米颗粒结合,形成3DOM MoP@C纳米复合物。电化学测试结果表明，作为钠离子电池负极材料，其在0.5A g-1的电流下循环100圈后，可逆比容量保持在250mAh g-1，甚至在5A g-1的高电流密度下，比容量也能达到200.5mAh g-1。作为钾离子电池负极材料，在1A g-1的大电流下，可逆比容量为147.2mAh g-1。其性能的改善源于多级纳米结构材料的协同作用，超细的MoP纳米颗粒可以提供更高的比容量和丰富的接触位点，而三维有序多孔结构提供了高的导电性和大的比表面积，促进电解液的充分浸润，缩短电子和离子的扩散距离。此外，三维碳质空腔有效抑制了MoP纳米颗粒的聚集，缓解了充放电过程中由于离子的脱嵌而引起的体积膨胀，得到优良的倍率性能和长的循环寿命，进一步拓展了MoP材料在电化学储能领域的发展。
作为过渡金属化合物中的典型代表，过渡金属钼基材料凭借其丰富的资源、低廉的价格、良好的电化学活性和环境友好性，成为继钛基材料之后另一种备受关注的电极材料。例如拥有独特层状结构的钼基硫属化合物（如MoS2、MoSe2）和拥有出色析氢性能的MoP材料。但是，其作为电极材料时仍面临诸多挑战，如活性材料自身导电性较差以及在长循环过程中发生团聚及副反应等问题。特别是较大半径的钠/钾离子在电极材料中的反复脱/嵌会引起极慢的反应动力学以及严重的体积膨胀，甚至造成结构粉化，最终导致容量的快速衰减以及循环寿命的缩短。
为了解决上述问题，本文从提高导电性和进行合理纳米结构设计的设计角度出发，对钼基负极材料进行改性，缓解其在循环过程中的体积膨胀和活性材料的自我聚集，从而提高材料的结构稳定性，实现离子的快速传输，使其成为高性能和长循环寿命的钠/钾离子电池负极材料。本文的研究工作如下：
（1）基于三维有序大孔（3DOM）碳骨架负载超薄MoSe2纳米片的负极材料：通过水热反应和退火工艺合成分级结构的3DOM MoSe2@C纳米复合物材料。作为钠离子电池负极材料进行电化学性能测试，结果表明C-MSC（经退火工艺后的3DOM MoSe2@C）表现出良好的循环性能（在0.5A g-1的电流下循环200圈后比容量为462.6mA h g-1），优异的倍率性能（在10A g-1的电流下比容量为279mA h g-1），以及稳定的长循环性能（在5A g-1的电流下循环2000次后比容量为384.2mA h g-1）。特别是当与自制的正极材料Na3V2(PO4)3/C（NVP/C）结合为全电池时，C-MSC//NVP/C全电池依然具有良好的电化学性能。在钾离子电池中，C-MSC也可作为理想的负极材料，表现出较高的比容量（在0.1A g-1的电流密度下比容量为222.8mA h g-1），出色的倍率能力和长循环稳定性（在0.5A g-1电流密度下，经过400次循环后比容量为172.5mA h g-1）。其性能的提高是由于二维MoSe2纳米片与3DOM碳结构之间的协同效应，Mo-C键中存在的强电子耦合效应促进了电子/离子的快速转移，三维多孔的纳米结构设计可缓解体积膨胀并有效减少循环过程中MoSe2纳米片的堆叠。
（2）基于三维有序大孔（3DOM）碳骨架上附着MoP纳米颗粒作为负极材料：通过硬质模板法和高温磷化处理将三维有序大孔碳基体与MoP纳米颗粒结合,形成3DOM MoP@C纳米复合物。电化学测试结果表明，作为钠离子电池负极材料，其在0.5A g-1的电流下循环100圈后，可逆比容量保持在250mAh g-1，甚至在5A g-1的高电流密度下，比容量也能达到200.5mAh g-1。作为钾离子电池负极材料，在1A g-1的大电流下，可逆比容量为147.2mAh g-1。其性能的改善源于多级纳米结构材料的协同作用，超细的MoP纳米颗粒可以提供更高的比容量和丰富的接触位点，而三维有序多孔结构提供了高的导电性和大的比表面积，促进电解液的充分浸润，缩短电子和离子的扩散距离。此外，三维碳质空腔有效抑制了MoP纳米颗粒的聚集，缓解了充放电过程中由于离子的脱嵌而引起的体积膨胀，得到优良的倍率性能和长的循环寿命，进一步拓展了MoP材料在电化学储能领域的发展。