引語
鋰離(li)子(zi)電(dian)(dian)池(chi)正(zheng)逐步應用在(zai)大型(xing)電(dian)(dian)動設備上，開發高容量(liang)(liang)、長壽命和(he)(he)倍(bei)率(lv)性(xing)能優(you)異的(de)電(dian)(dian)池(chi)材料(liao)是鋰電(dian)(dian)池(chi)研究(jiu)*為重要的(de)關鍵。上海大學環(huan)境(jing)與化學工程學院王勇(yong)教授課題組組*近在(zai)該(gai)領(ling)域取得下列研究(jiu)成果(guo)：以(yi)雙金屬有機骨架(jia)為前驅體設計得到(dao)了一種多孔(kong)碳納(na)米管復合材料(liao)，用于鋰離(li)子(zi)電(dian)(dian)池(chi)的(de)負極(ji)，表現出很(hen)高的(de)容量(liang)(liang)和(he)(he)優(you)異的(de)循環(huan)及倍(bei)率(lv)性(xing)能。
成果(guo)簡介
該研(yan)究(jiu)團隊通過(guo)(guo)設計(ji)出(chu)在多孔十二面(mian)體中生長具有N-S共摻雜碳(tan)層的碳(tan)納米管(guan)復合材料。該材料是以雙(shuang)金屬有機骨架（BMOF）為(wei)前(qian)軀體，經過(guo)(guo)化學氣相沉積(ji)和硫化過(guo)(guo)程兩步反應(ying)得到。
因該(gai)復合材(cai)料中兩種金屬硫化(hua)物的(de)協同作用(yong)、十二(er)面體的(de)多孔(kong)結(jie)構(gou)、N-S共摻雜碳層的(de)形(xing)成(cheng)和根深(shen)蒂固的(de)碳納米管網狀結(jie)構(gou)，使(shi)得(de)該(gai)材(cai)料作為鋰離子電(dian)(dian)池(chi)負極展現出良(liang)好的(de)電(dian)(dian)化(hua)學性(xing)能。循環性(xing)能優異：在100 mA g?1電(dian)(dian)流密度下(xia)，循環250圈后，仍(reng)保持容(rong)(rong)量(liang)941 mAh g?1 比(bi)容(rong)(rong)量(liang)（超過其理論比(bi)容(rong)(rong)量(liang)）。在1，2，5 Ag-1 電(dian)(dian)流密度下(xia)循環500圈后仍(reng)分別具有734、591、505 mAh g?1比(bi)容(rong)(rong)量(liang)，說明其具有較好的(de)倍(bei)率性(xing)能。
簡介
方案設計(ji)：示意圖說明由(you)雙金(jin)屬有機骨架(jia)(Co/Zn-ZIF-
67)在(zai)經(jing)(jing)化學氣相沉淀過程得(de)到中間(jian)體Co/Co3Zn@N-C-CNT，進而經(jing)(jing)硫化過程合成*終產物(wu)Co-Zn-S@N-S-C-CNT復合材料。同時由(you)于Co元(yuan)素的(de)催(cui)化作用,小的(de)碳納米(mi)管形成并深深扎根在(zai)十二面體產物(wu)中。
本材料的特點為雙金屬有機骨架（Co/Zn-ZIF-67)，所以采取單原子金屬骨架（Co-ZIF-67）為基準，研究其性能。
a)Co/Zn-ZIF-67和Co-ZIF-67的X射線衍射譜圖;
b)Co/Co3ZnC@N-C-CNT 和Co@N-C-CNT的X射線衍射譜圖;
c)Co-Zn-S@N-S-C-CNT和CoS2@N-S-C-CNT的X射線衍射譜圖;
d)Co-Zn-S@N-S-C-CNT和 CoS2@N-S-C-CNT拉(la)曼光(guang)譜(pu)圖.
中間產物Co/Co3ZnC@N-C-CNT的形貌表征。
a,b) SEM圖(tu), c) EDS 譜圖(tu), d–f) TEM圖(tu)。
終產物Co-Zn-S@N-S-C-CNT的形(xing)貌表征a,b) SEM 圖(tu),c–f) TEM 圖(tu), g,h) HRTEM 圖(tu)，可清(qing)晰(xi)看到多面體中生長的碳(tan)納米(mi)管, i) 選區(qu)電子衍(yan)射(she)圖(tu),展現良(liang)好的多晶結(jie)構, j)元素分析(xi)圖(tu)。
對比樣中間產物Co@N-C-CNT的形貌表征：a,b) SEM 圖；c,d) TEM圖；
對比樣(yang)終產物(wu)CoS2@N-S-C-CNT的(de)形(xing)貌(mao)表征：e,f) SEM圖(tu)(tu)，g,h) TEM圖(tu)(tu), i) HRTEM圖(tu)(tu), j)元(yuan)素分(fen)析(xi)圖(tu)(tu)。
電化學性能測試
a)Co-Zn-S@N-S-C-CNT的CV圖，插圖放大區域對應的是該電位下Li-Zn合金的脫合金化過程；
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;
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)下的循環性能對比；
d) Co-Zn-S@N-S-C-CNT的倍率性能(neng)。
這樣一個精心(xin)設計的(de)(de)具有特殊結構的(de)(de)三元金屬硫(liu)/碳復合材料(liao)有望成(cheng)為未來儲能(neng)家族中(zhong)的(de)(de)新(xin)候(hou)選。
文獻(xian)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）
