引語(yu)
鋰離子電池正逐步應用在大型電動設備上，開發高容量、長壽命和倍率性能優異的電池材料是鋰電池研究*為重要的關鍵。上海大學環境與化學工程學院王勇教授課題組組*近在該領域取得下列研究成果：以雙金屬有機骨架為前驅體設計得到了一種多孔碳納米管復合材料，用于鋰離子電池的負極，表現出很高的容量和優異的循環及倍率性能。
成(cheng)果簡介
該研究團隊通過設計出在多孔十二面體中生長具有N-S共摻雜碳層的碳納米管復合材料。該材料是以雙金屬有機骨架（BMOF）為前軀體，經過化學氣相沉積和硫化過程兩步反應得到。
因(yin)該復(fu)合(he)材(cai)料中(zhong)兩(liang)種(zhong)金(jin)屬硫化(hua)(hua)物(wu)的(de)(de)協同作用、十(shi)二面體(ti)的(de)(de)多孔結(jie)構、N-S共摻(chan)雜碳(tan)層的(de)(de)形成和根深(shen)蒂固(gu)的(de)(de)碳(tan)納(na)米管網狀結(jie)構，使得該材(cai)料作為鋰(li)離子電池負極(ji)展現出良好的(de)(de)電化(hua)(hua)學性能(neng)。循(xun)環性能(neng)優(you)異：在100 mA g?1電流密度(du)下，循(xun)環250圈(quan)后(hou)，仍保持容量(liang)941 mAh g?1 比(bi)容量(liang)（超過其理論(lun)比(bi)容量(liang)）。在1，2，5 Ag-1 電流密度(du)下循(xun)環500圈(quan)后(hou)仍分別具有(you)734、591、505 mAh g?1比(bi)容量(liang)，說明其具有(you)較(jiao)好的(de)(de)倍率性能(neng)。
簡介
方案設計：示意圖說明由雙金屬有機骨架(Co/Zn-ZIF-
67)在經化學氣相沉淀過程得到中間體Co/Co3Zn@N-C-CNT，進而經硫化過程合成*終產物Co-Zn-S@N-S-C-CNT復合材料。同時由于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 CoS2@N-S-C-CNT拉曼光譜圖.
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米管, i) 選區電子衍射圖,展現良好的多晶結構, j)元素分析圖。
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。
這樣一個精(jing)心設計的具有特殊結(jie)構的三元金屬硫/碳復(fu)合材料有望成(cheng)為未(wei)來儲能家族(zu)中的新候選(xuan)。
文(wen)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）
