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陳忠偉團隊最新Angew.：雙缺陷MOF基架催化劑助力Li-S電池！
來源： 時間：2023-06-30 17:27:27 瀏覽：2663次

第一作者：Xin Wang

通訊作者：陳忠偉院士和羅丹博士

通訊單位：加拿大滑鐵盧大學

DOI: 10.1002/anie.202306901


研究背景

硫（S）正極的緩慢氧化還原動力學和多硫化鋰（LiPSs）的穿梭效應是鋰-硫（Li-S）電池面向實用化的主要障礙。通過催化加速可溶性多硫化鋰向不溶性硫化鋰的轉化可以有效改善Li-S電池的倍率容量和循環性能。然而，具有單一活性位點的電催化劑不能同時加速硫正極的多個轉化步驟，無法兼顧硫正極的整個氧化還原反應。基于此，加拿大滑鐵盧大學陳忠偉院士團隊報道了一種新型的雙缺陷金屬有機骨架（MOF）作為硫正極反應催化劑，以實現對LiPSs的有效吸附，并催化不同階段硫正極的轉化過程。該工作不僅對Li-S電池中材料的設計和缺陷工程具有啟發意義，而且對其他儲能技術領域也具有重要的指導作用。


文章要點

1、作者采用一步水熱法合成雙缺陷的金屬?有機骨架（UiO-66D2），其缺陷可以分為配體缺陷和金屬簇缺陷兩種類型。

2、對比單位點催化劑，UiO-66D2中的雙缺陷對硫轉化反應具有定向催化行為。實驗測試和密度泛函理論（DFT）計算表明，配體缺陷和金屬簇缺陷分別對“S8→Li2S4”和“Li2S4→Li2S”兩個過程展現出顯著的催化作用。

3、在貧電解質（E/S=8.9 mL g-1）和高硫負載量（12.9 mg cm?2）條件下，采用雙缺陷UiO-66D2改性隔膜組裝的Li-S電池，在0.2 C下循環100次后容量仍高達1087 mAh g-1。


圖文展示

圖1.雙缺陷MOF的制備流程及對硫氧化還原反應的作用機制

圖2.無缺陷（UiO-66P）、單缺陷（UiO-66D1）和雙缺陷MOF（UiO-66D2）的微觀形貌表征

圖3.雙缺陷UiO-66D2的精細結構表征

圖4. 雙缺陷UiO-66D2對硫正極氧化還原反應過程的作用

圖5.具有雙缺陷UiO-66D2修飾隔膜的Li-S電池性能


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全部 3小時前 四川
文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具。現代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產生書面文字，很多小語種，有語言但沒有文字。文字的不同體現了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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