钠/钾离子电池由于成本低、钠/钾离子存储量丰富,且工作原理与锂离子电池相似而成为当前研究热点。然而钠/钾离子具有较大的直径在充放电过程中极易破坏正负极材料的结构,从而导致电池容量快速衰减。因此开发出具有稳定结构,并且能实现钠/钾离子快速脱嵌的负极材料是提高钠/钾离子电池性能的关键。在众多负极材料中,层状硫化物(Mo S₂、Sn S₂)因具有较大层间距和高理论容量而被视为最具潜力的负极材料之一。然而,层状硫化物导电性较差且在充放电过程中仍存在较大的体积膨胀严重影响着其在钠/钾离子电池的电化学性能。为此,本文选择层状硫化物与甘蔗渣碳基复合,通过简单易行的策略制备出具有三维电子离子传输网络的新型负极材料,并将其成功应用于钠/钾离子电池中,研究了其电化学性能以及储钠/钾机理。主要研究内容包括以下两个方面:1)以农林废弃物甘蔗渣为碳源,经预处理后与钼源、硫源经水热反应实现Mo S₂在甘蔗渣载体上的负载,后经高温处理同步实现Mo S₂层间碳水化合物的碳化以及甘蔗渣载体“自分裂”碳化为碳纳米网,得到花簇状的Mo S₂/C异质结@碳纳米网复合材料(Mo S₂/C@CNs)。花簇状Mo S₂/C异质结均匀地嵌在由甘蔗渣“自分裂”碳化形成的纳米碳网之内。纳米碳网不仅能缓冲Mo S₂的体积膨胀,并且在电极内部构筑了三维电子/离子传输网络;花簇状Mo S₂/C异质结实现Mo S₂与碳原子界面接触最大化,有利于提高材料的本征电导率,以及结构稳定性。因此Mo S₂/C@CNs负极展示了优秀的储钾性能,在200 m A g^-1工作电流下,经过200圈循环后,仍保持了350 m A h g^-1的高可逆比容量;在2 A g^-1大工作电流下稳定循环2000圈后,比容量仍保持在198 m A h g^-1。此外,我们优选出与Mo S₂/C@CNs负极相适配的电解液,研究表明,选用1M浓度的KFSI钾盐电解液展现出最佳的电化学性能。2)采用甘蔗渣为碳源,通过简单的水热法合成层状二硫化锡/甘蔗渣复合前驱体,然后经高温碳化,以及在乙炔/氩气混合气氛下煅烧实现乙炔碳化包覆,获得了Sn S₂/碳纳米网@碳复合材料(Sn S₂/C@C)。Sn S₂纳米粒子均匀负载于碳纳米网基底上,且Sn S₂表面紧密包覆了乙炔气相沉积的碳层,在这双碳结构的协同作用下,Sn S₂/C@C负极材料的储钠性能相比于纯Sn S₂负极得到显著提升。其在200 m A g^-1工作电流下循环70圈后比容量仍保持在200 m A h g^-1,而纯Sn S₂负极在同测试条件下,循环10圈后比容量已衰减至6 m A h g^-1。碳纳米网基底以及表面碳层包覆形成的双碳结构能协同提升Sn S₂的结构稳定性,且恒电流间歇滴定技术(GITT)以及电化学阻抗(EIS)测试表明,双碳结构的Sn S₂/C@C负极材料也有利于电子和离子的快速传输。此外,在此合成路线基础上,采用分步煅烧法进一步制备了单层碳纳米网材料。该碳纳米网的纤维直径约为8 nm,具有大孔径和高电导率等特点。在锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池均表达出较高比容量和超强稳定性。这种功能型单层碳纳米网,在储能、催化等领域具有广阔的应用前景。