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硫物種的穿梭效應和遲緩的氧化還原動力學仍然阻礙著鋰硫電池（LSB）的實際應用。

圖1 材料制備及表征

廣東工業大學黃少銘、張琪等提出了一種將亞納米催化劑整合到金屬有機框架（MOF）中的策略，以開發高效的硫宿主來解決這些問題。所設計的MOF宿主（MOF-TOC）在MOF的中孔中被賦予了亞納米Ti-O團簇（TOCs），可以作為LSB的一個有效反應室。

系統的電化學測量和計算表明，MOF-TOC可以通過強烈的化學作用捕獲和限制多硫化鋰（LiPSs）。此外，隔離在不同納米孔中的高活性TOC可以通過與硫物種的d-p軌道雜交加速硫物種的雙向氧化還原反應。

圖2 對多硫化物的吸附與催化轉化

受益于孔隙封閉和催化轉化的協同效應，與傳統的多孔MOFs相比，基于S/MOF-TOC正極的LSBs具有顯著改善的倍率性能和優化的循環穩定性，其在高硫負載和貧電解液條件下達到了7.9 mAh cm^-2的高容量。

此外，采用S/MOF-TOC正極組裝的高硫負載軟包電池可以在不同的折疊狀態下穩定地工作。這項工作為合理設計含催化劑的MOF宿主提供了啟示，也將為開發高性能LSB的先進催化主體提供啟示。

圖3 鋰硫電池電化學性能研究

Integrating Sub-Nano Catalysts into Metal-Organic Framework toward Pore-Confined Polysulfides Conversion in Lithium-Sulfur Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202304619

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黃少銘/張琪AFM：將亞納米催化劑融入MOF，實現多硫化物的高效限制與轉化

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