引語
鋰離(li)(li)子(zi)電(dian)池(chi)正逐步(bu)應用在大型(xing)電(dian)動設備上，開發高容(rong)量、長壽(shou)命和(he)倍(bei)率性(xing)能優異的(de)(de)電(dian)池(chi)材料是鋰電(dian)池(chi)研究(jiu)*為(wei)重要的(de)(de)關鍵。上海大學環(huan)境與(yu)化學工程(cheng)學院王勇(yong)教(jiao)授課題組組*近在該領域取得下列(lie)研究(jiu)成果：以雙(shuang)金屬有(you)機骨(gu)架(jia)為(wei)前驅體設計得到了一種多(duo)孔碳納(na)米管(guan)復合材料，用于鋰離(li)(li)子(zi)電(dian)池(chi)的(de)(de)負極，表現出很高的(de)(de)容(rong)量和(he)優異的(de)(de)循環(huan)及倍(bei)率性(xing)能。
成果簡(jian)介
該研究(jiu)團隊通過(guo)設計出在多孔十二(er)面體中生長具有(you)N-S共摻(chan)雜碳層的(de)碳納米管復(fu)合(he)材(cai)(cai)料。該材(cai)(cai)料是以雙金屬有(you)機骨(gu)架（BMOF）為前軀體，經(jing)過(guo)化學氣相沉積和硫化過(guo)程兩步反應得到。
因該復合材(cai)料(liao)中(zhong)兩種金屬硫化物的(de)協同作用、十二面體的(de)多孔結構、N-S共(gong)摻雜碳層的(de)形成和根深(shen)蒂固的(de)碳納(na)米管網(wang)狀結構，使得(de)該材(cai)料(liao)作為鋰(li)離子電(dian)池負極(ji)展(zhan)現出良好的(de)電(dian)化學性(xing)能。循環(huan)(huan)性(xing)能優異：在100 mA g?1電(dian)流密度下，循環(huan)(huan)250圈(quan)后，仍(reng)保持容(rong)量(liang)941 mAh g?1 比(bi)容(rong)量(liang)（超過其理論比(bi)容(rong)量(liang)）。在1，2，5 Ag-1 電(dian)流密度下循環(huan)(huan)500圈(quan)后仍(reng)分(fen)別具(ju)有(you)734、591、505 mAh g?1比(bi)容(rong)量(liang)，說明其具(ju)有(you)較(jiao)好的(de)倍率性(xing)能。
簡介(jie)
方案設計(ji)：示意圖說明由雙(shuang)金屬有機骨架(jia)(Co/Zn-ZIF-
67)在經化(hua)學氣相沉(chen)淀(dian)過程(cheng)得(de)到中間(jian)體(ti)(ti)Co/Co3Zn@N-C-CNT，進而經硫化(hua)過程(cheng)合成*終產物Co-Zn-S@N-S-C-CNT復合材料。同時由于Co元素的(de)催(cui)化(hua)作用,小的(de)碳納(na)米管形成并深(shen)深(shen)扎根在十二面體(ti)(ti)產物中。
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(he) CoS2@N-S-C-CNT拉曼光譜(pu)圖.
中間產物Co/Co3ZnC@N-C-CNT的形貌表征。
a,b) SEM圖, c) EDS 譜圖, d–f) TEM圖。
終產物Co-Zn-S@N-S-C-CNT的形貌(mao)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的碳納(na)米管, i) 選區電子衍射圖,展現(xian)良好的多晶(jing)結構(gou), j)元素(su)分析圖。
對比樣中間產物Co@N-C-CNT的形貌表征：a,b) SEM 圖；c,d) TEM圖；
對比樣終產物(wu)CoS2@N-S-C-CNT的形貌表征(zheng)：e,f) SEM圖(tu)，g,h) TEM圖(tu), i) HRTEM圖(tu), j)元素(su)分析(xi)圖(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(de)倍(bei)率性(xing)能。
這樣一個精(jing)心(xin)設計的(de)具(ju)有特殊結(jie)構的(de)三元金屬(shu)硫/碳復(fu)合材(cai)料(liao)有望(wang)成為未來儲能家族(zu)中的(de)新候(hou)選。
文獻鏈接：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）
