引語(yǔ)
鋰離子電池正逐步應(yīng)用在大型電動(dòng)設(shè)備上，開(kāi)發(fā)高容量、長(zhǎng)壽命和倍率性能優(yōu)異的電池材料是鋰電池研究*為重要的關(guān)鍵。上海大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院王勇教授課題組組*近在該領(lǐng)域取得下列研究成果：以雙金屬有機(jī)骨架為前驅(qū)體設(shè)計(jì)得到了一種多孔碳納米管復(fù)合材料，用于鋰離子電池的負(fù)極，表現(xiàn)出很高的容量和優(yōu)異的循環(huán)及倍率性能。
成果簡(jiǎn)介
該研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)設(shè)計(jì)出在多孔十二面體中生長(zhǎng)具有N-S共摻雜碳層的碳納米管復(fù)合材料。該材料是以雙金屬有機(jī)骨架（BMOF）為前軀體，經(jīng)過(guò)化學(xué)氣相沉積和硫化過(guò)程兩步反應(yīng)得到。
因該復(fù)合材料中兩種金屬硫化物的協(xié)同作用、十二面體的多孔結(jié)構(gòu)、N-S共摻雜碳層的形成和根深蒂固的碳納米管網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使得該材料作為鋰離子電池負(fù)極展現(xiàn)出良好的電化學(xué)性能。循環(huán)性能優(yōu)異：在100 mA g?1電流密度下，循環(huán)250圈后，仍保持容量941 mAh g?1 比容量（超過(guò)其理論比容量）。在1，2，5 Ag-1 電流密度下循環(huán)500圈后仍分別具有734、591、505 mAh g?1比容量，說(shuō)明其具有較好的倍率性能。
簡(jiǎn)介
方案設(shè)計(jì)：示意圖說(shuō)明由雙金屬有機(jī)骨架(Co/Zn-ZIF-
67)在經(jīng)化學(xué)氣相沉淀過(guò)程得到中間體Co/Co3Zn@N-C-CNT，進(jìn)而經(jīng)硫化過(guò)程合成*終產(chǎn)物Co-Zn-S@N-S-C-CNT復(fù)合材料。同時(shí)由于Co元素的催化作用,小的碳納米管形成并深深扎根在十二面體產(chǎn)物中。
本材料的特點(diǎn)為雙金屬有機(jī)骨架（Co/Zn-ZIF-67)，所以采取單原子金屬骨架（Co-ZIF-67）為基準(zhǔn)，研究其性能。
a)Co/Zn-ZIF-67和Co-ZIF-67的X射線(xiàn)衍射譜圖;
b)Co/Co3ZnC@N-C-CNT 和Co@N-C-CNT的X射線(xiàn)衍射譜圖;
c)Co-Zn-S@N-S-C-CNT和CoS2@N-S-C-CNT的X射線(xiàn)衍射譜圖;
d)Co-Zn-S@N-S-C-CNT和 CoS2@N-S-C-CNT拉曼光譜圖.
中間產(chǎn)物Co/Co3ZnC@N-C-CNT的形貌表征。
a,b) SEM圖, c) EDS 譜圖, d–f) TEM圖。
終產(chǎn)物Co-Zn-S@N-S-C-CNT的形貌表征a,b) SEM 圖,c–f) TEM 圖, g,h) HRTEM 圖，可清晰看到多面體中生長(zhǎng)的碳納米管, i) 選區(qū)電子衍射圖,展現(xiàn)良好的多晶結(jié)構(gòu), j)元素分析圖。
對(duì)比樣中間產(chǎn)物Co@N-C-CNT的形貌表征：a,b) SEM 圖；c,d) TEM圖；
對(duì)比樣終產(chǎn)物CoS2@N-S-C-CNT的形貌表征：e,f) SEM圖，g,h) TEM圖, i) HRTEM圖, j)元素分析圖。
電化學(xué)性能測(cè)試
a)Co-Zn-S@N-S-C-CNT的CV圖，插圖放大區(qū)域?qū)?yīng)的是該電位下Li-Zn合金的脫合金化過(guò)程；
b) Co-Zn-S@N-S-C-CNT在0.1, 1, 2,和5 C (1 C = 1000 mA g?1) 下的首圈充放電曲線(xiàn);
c) Co-Zn-S@N-S-C-CNT 和CoS2@N-S-C-CNT在電流密度為100 mA g?1 (0.1 C)下的循環(huán)性能對(duì)比；
d) Co-Zn-S@N-S-C-CNT的倍率性能。
這樣一個(gè)精心設(shè)計(jì)的具有特殊結(jié)構(gòu)的三元金屬硫/碳復(fù)合材料有望成為未來(lái)儲(chǔ)能家族中的新候選。
文獻(xiàn)鏈接：Carbon Nanotubes Rooted in Porous Ternary Metal Sulfide@N/S-Doped Carbon Dodecahedron: Bimetal-Organic-Frameworks Derivation and Electrochemical Application for High-Capacity and Long-Life Lithium-Ion Batteries.（Adv. Funct. Mater., 2016, DOI：10.1002/adfm.201601631）
