西南师范大学朱广山教授团队Adv. Mater.: 双活性位点二维共轭MOF用于高功能钾离子电池 – 质料牛

一、西南【导读】

钾离子电池（PIBs）是师范山教授团r双一种具备高能量密度、低老本以及情景友好等短处的大学队新型电池技术，在能源存储规模备受关注。朱广与锂离子电池（LIBs）比照，活性PIBs中的位点维共钾资源比锂丰硕，且具备低老本以及高清静性等短处，用于因此在大规模能源存储规模具备广漠的高功运用远景。可是离电料牛，钾离子的池质半径较大会导致电极质料的循环晃动性以及倍率容量较低。因此，西南开拓新型的师范山教授团r双正极质料来后退PIBs的功能，因此后钻研的大学队热门以及难点。金属-有机骨架质料（MOFs）是朱广由有机配体与金属离子/簇之间以配位键组成具备拓扑多样性、高孔隙率以及孔径可调等短处的活性多孔质料。尽管配位键可能克制有机配体在有机电解质中的消融，但金属离子以及无活性有机羧酸配体分解的MOFs电极质料的可逆性较差。近些年来，由过渡金属节点与平面π共轭有机配体配位组成的二维π-d共轭MOF（2D c-MOF）逐渐引起钻研者的留意。其中，金属节点d轨道以及共轭配体π轨道杂化使患上全部人系中的电子扩散离域，后退了2D c-MOF的固有电导率以及晃动性。此外，配位单元可能作为氧化复原中间接受或者患上到电子。因此，2D c-MOF作为PIBs的电极质料具备重大的后劲。

二、【下场掠影】

克日，西南师范大学化学学院王恒国教授、朱广山教授初次提出将基于六氮杂萘（HATN）分解且具备双活性中间的二维π-d共轭MOF（Cu-HATNH）与碳纳米管（CNT）集成的策略，作为PIBs的正极质料。由于这种策略可能吐露更多的活性位点，同时减速电子的传递，为妄想具备多个活性位点的高功能PIBs正极质料提供了新机缘。相关的钻研下场以“Anchoring π-d Conjugated Metal-Organic Frameworks with Dual-Active Centers on Carbon Nanotubes for Advanced Potassium-Ion Batteries”为题宣告在Advanced Materials上。

三、【中间立异点】

作者初次揭示了基于六氮杂萘（HATN）双活性位点的二维π-d共轭金属有机骨架（Cu-HATNH），并将其与CNT结相助为正极质料用于PIBs，后退了PIBs的循环晃动性以及倍率容量。并经由DFT合计详细的论述了双活性中间（HATN以及 [CuO₄]）的钾离子存储机理，为妄想出具备多个活性位点的高功能PIBs正极质料提供了新的机缘。

四、【数据概览】

图1  二维Cu-HATNH以及Cu-HATNH@CNT的分解以及妄想。  ©2023 WILEY-VCH

图2  Cu-HATNH的表征以及DFT合计。  ©2023 WILEY-VCH

图3  Cu-HATNH@CNT的电化学功能。  ©2023 WILEY-VCH

图4 经由试验表征判断Cu-HATNH@CNT的K⁺贮存机理。  ©2023 WILEY-VCH

图5 经由DFT合计判断Cu-HATNH的电荷存储机理。  ©2023 WILEY-VCH

五、【下场开辟】

综上所述，作者介绍了一种新型正极质料用于PIBs，经由可控原位妨碍策略将具备双活性中间的2D c-MOF（Cu-HATNH）与CNT妨碍复合，在增长活性位点运用的同时减速电子转移，从而使Cu-HATNH@CNT作为PIBs正极质料展现出较高的初始容量（100 mA g^-1时为317.5 mA h g^-1），优异的临时循环晃动性（2200次循环后在5 A g^-1下的容量坚持率为96.8%）以及卓越的倍率容量（10 A g^-1时为147.1 mA h g^-1）。此外，经由试验表征以及DFT合计判断了反映机理以及功能，为二次电池有机电极质料的妄想提供了新的策略。

文献链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202305605

本文由WYH供稿

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