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文库百科楼雄文最新Angew.：ZnCo-MOF NBs助力Li-S电池发展！
来源： 时间：2023-06-28 09:21:02 浏览：1953次
第一作者：Zhuo Zhu
通讯作者：楼雄文教授
通讯单位：香港城市大学/新加坡南洋理工大学
DOI: 10.1002/anie.202305828
锂-硫（Li-S）电池具有理论容量高、价格低廉和环境友好等特点，被认为是下一代储能体系的候选者。可溶多硫化锂（LiPSs）缓慢的氧化还原动力学和不利的穿梭效应导致Li-S电池库仑效率低、倍率性能差以及循环寿命短等问题。合理设计结构稳定、高硫负载能力和有效催化活性的碳材料，被广泛证明可以提高正极侧硫的保有率（物理限制+化学吸附），抑制多硫化物的穿梭效应（物理限制+化学吸附），加快硫正极的氧化还原反应（电化学催化）。基于此，香港城市大学/南洋理工大学楼雄文团队报道了利用配位交换法制备了一种双金属ZnCo-MOF纳米盒（ZnCo-MOF NBs），并进一步采用碳化工艺获得了用于Li-S电池的功能性硫宿主。在该结构中，精心设计的中空结构对“储硫-限硫-保硫”显示出强的物理限域作用。更重要的是，ZnCo-MOF中高度分散的Co-O4活性位点对多硫化物显示出吸附锚定和催化转化的双重功能。
要点一：单宁酸和MOF中的咪唑配体发生交换，制备了独特的中空结构的双金属ZnCo-MOF NBs，该策略可拓展至其他MOFs材料的结构改性。
要点二：通过电化学表征、UV-Vis、XPS和DFT计算，证明并解密ZnCo-MOF宿主对多硫化物的“物理限制-化学吸附-电催化”三重作用。该工作为Li-S电池及其他先进硫基储能体系中硫功能性宿主材料提供了新的思路。
图1.双金属ZnCo-MOF中空纳米盒载体的微观形貌和结构图
图2.载体材料ZnCo-MOF中空纳米盒的结构表征
图3.复合材料ZnCo-MOF/S和Zn-MOF/S的电化学性能
图4. ZnCo-MOF对多硫化物的吸附作用分析
图5.ZnCo-MOF对多硫化物的催化作用分析
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