作者：黃成相，張偉，鄭偉濤

研 究 背 景

迄今為止，發現了不同成分的氧化鉬，包括MoO3、MoO2和一些中間體，它們已被精細地合成并在各種儲能應用中進行了探索。這些氧化鉬的三維結構源于由邊共享和/或角共享樣式堆疊的MoO6八面體單元。MoO6八面體由于其特殊的配位模式提供了不同的平衡鍵距離，這顯著影響了Mo-O鍵的長度。

這里，八面體特征源于六個O原子與一個Mo原子的連接，并且O原子在等邊三角形的拐角處被三個Mo包圍。此外，氧化鉬中MoO6八面體之間的空位點被用作寄主那些外來離子，如H+和Li+，這對于電極材料中的嵌入/脫嵌過程非常有利。同時，它伴隨著離子遷移的同時，也伴隨著Mo氧化態的部分還原。本文闡述了氧化鉬的基本特性、合成與表征、電化學應用以及未來的研究發展。

文 章 簡 介

基于此，吉林大學張偉教授和鄭偉濤教授在國際期刊Materials Today Energy上發表題為“The debut and spreading the landscape for excellent vacancies-promoted electrochemical energy storage of nano-architected molybdenum oxides”的綜述文章。

本文系統總結納米結構氧化鉬的物理、電子和化學性質，充分討論了晶體場理論及其電子能帶結構設計對電化學儲能相關性能的影響。而后也探討了MoO3-x的合成技術和表征，如合成優勢和關鍵挑戰。得益于這些優點，對氧化鉬的電荷存儲機制及其電化學應用（包括鋰離子電池、非鋰離子電池和超級電容器）進行了深入討論。隨著整個領域的發展，除了目前已取得的進展外，還為這一前景廣闊的領域提出了未來努力的機會和前景。

本 文 要 點

要點一：MoO3-x的基本特性

氧缺陷的干預對內部和表面界面之間的相互作用有很大影響。表面氧缺陷的引入將導致半導體表面電荷分布不均勻和價鍵分布不平衡，這將有效修改氧化鉬的表面電子結構。氧原子的缺失可能導致周圍原子的重排，從而有效地調節了層間距。

此外，缺陷工程的調控將產生更多低配位數的表面金屬原子，并暴露出更多懸空鍵，從而產生表面極性，這可以提高材料表面與其他原子、離子或小分子的結合能力。另一方面，將氧缺陷引入晶體界面將在半導體帶隙處形成窄帶電子態，并最終形成新的缺陷能級或淺施主能級，從而降低帶隙并提高了材料的導電性。

要點二：MoO3-x的合成與表征

各種合成方法已被用于構建MoO3-x的尺寸和形貌。常見的方法包括：水熱/溶劑熱法、電沉積法、溶膠-凝膠法、氣相沉積法等。因此，MoO3-x的合成已被廣泛研究并取得巨大的發展。然而，氧空位作用的具體原理仍有爭議。因此，必須通過多功能表征方法系統地研究氧空位與性能之間的關系，以便更全面和深入地研究氧空位的作用。

對于MoO3-x中的氧空位，有多種表征氧空位的方法來進行定性或定量表征。采用適當的表征方法可以使我們更深入地了解MoO3-x的缺陷和空位，從而建立結構與性能之間的對應關系，以便更準確和有效地設計和調節材料的氧空位。

要點三：應用

氧化鉬由于其獨特的結構和電子特性，在滿足電化學儲能方面具有巨大的潛力。目前已廣泛應用于離子電池、非鋰離子電池和超級電容器等領域，而重中之重的是，目前還缺乏完整的氧化鉬的電荷存儲機制的深入討論。此外，傳統上，金屬陽離子是插層贗電容最常用的電荷載體。然而，由于其結晶度和晶體尺寸，其電化學性能完全不同，這都得溯源到氧化鉬的電化學存儲機制上。因此，對于氧化鉬在各電化學領域的而言，對其電荷存儲機制的研究是必不可少的。

要點四：展望

許多先前的工作已經證明，通過引入氧空位可以優化電極材料的電化學性能。但是，要全面理解氧化鉬納米材料的微觀結構、成分的細節以及電化學機制并不容易。為了促進氧化鉬納米材料進一步的發展，以便實現更深入地研究和挖掘，本文從氧空位精確引入、先進表征技術、反應機理探究以及產業化等方面進行討論，為未來的研究發展提出了一些改進策略。審核編輯：郭婷