MOF-on-MOF策略原位構(gòu)筑高性能異質(zhì)核-雙層殼負(fù)極材料
發(fā)布時間：2020-08-28 作者：harry 分享到：
核殼結(jié)構(gòu)因其多樣的微觀形貌、可調(diào)的組分分布以及豐富的內(nèi)部空間，在納米材料研究領(lǐng)域一直吸引著我們的關(guān)注。核殼結(jié)構(gòu)通常由高活性的核和功能化的殼組成，具有豐富的內(nèi)表面和較高的機(jī)械強(qiáng)度，因此可作為高性能的可充電電池的電極材料。近年來，已經(jīng)設(shè)計并合成了多種核殼結(jié)構(gòu)負(fù)極材料并應(yīng)用在能源存儲領(lǐng)域，展現(xiàn)出較高的可逆容量、功率密度以及較長的循環(huán)壽命。但目前絕大多數(shù)已報道的核殼結(jié)構(gòu)負(fù)極材料微觀形貌和化學(xué)組成單一，核殼組成及結(jié)構(gòu)可控性差，限制了核殼結(jié)構(gòu)中各活性組分間的協(xié)同作用的充分發(fā)揮。
與此同時，基于金屬離子和有機(jī)配體橋連且富有豐富的官能團(tuán)等優(yōu)點，MOFs可以用作結(jié)構(gòu)可裁剪的自模板，拓?fù)溲苌蓟嘣饘倭蚧铮徊綄崿F(xiàn)原位碳包覆、多元金屬的調(diào)控及多級結(jié)構(gòu)的**轉(zhuǎn)化。結(jié)合MOFs材料中各官能團(tuán)間的作用力，通過調(diào)節(jié)合成條件，以自組裝的形式將兩種不同類型的MOFs進(jìn)行復(fù)合得到的雜化結(jié)構(gòu)，可能為核殼結(jié)構(gòu)碳基金屬硫化物的合成提供一種新的思路。實現(xiàn)不同類型MOFs的復(fù)合主要有外延生長和內(nèi)部擴(kuò)展生長兩種方法。其中，內(nèi)部擴(kuò)展生長法克服了晶格匹配原則，用于構(gòu)筑多層次模塊MOFs復(fù)合結(jié)構(gòu)。該方法利用兩親性分子在主體MOFs表面的橋接并吸附游離在溶劑中的金屬離子，使客體MOFs在主體MOFs表面成核、生長，增強(qiáng)兩種MOFs間的作用力，**得到核-衛(wèi)星式的MOFs-on-MOFs雜化結(jié)構(gòu)。
近來，中國石油大學(xué)（華東）多孔材料研究團(tuán)隊的孫道峰教授和康文裴副教授，帶領(lǐng)團(tuán)隊成員采用MOFs-on-MOFs策略，通過層層自組裝合成了一種核-雙層殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合MOFs（MIL-53@ZIF-8@RF），以該復(fù)合MOFs為前驅(qū)物制備了具有異質(zhì)核-雙層殼結(jié)構(gòu)的碳基雙金屬硫化物復(fù)合材料（Fe7S8/C@ZnS/N-C@C），該材料被證明是具有**倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性的鈉離子電池負(fù)極材料。這種類秋葵狀結(jié)構(gòu)的負(fù)極材料具有多層次碳基質(zhì)、豐富的內(nèi)表面以及新穎的活性組分分布。作為鈉離子電池負(fù)極材料，在充放電過程中活性組份的轉(zhuǎn)化反應(yīng)由核至殼分步進(jìn)行，**緩沖體積變化帶來的內(nèi)部應(yīng)力，同時充分利用核-雙層殼結(jié)構(gòu)中的內(nèi)部空間，維持負(fù)極材料在循環(huán)過程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，該材料在5.0 A g-1的電流密度下循環(huán)10000周后仍具有364.7 mAh g-1的比容量。相關(guān)成果發(fā)表在Small (DOI：10.1002/smll.201907641)上。
pg電子官方微信公眾號
官方微信
庫存查詢