金屬有機框架(MOF)由于具有多個氧化還原活性位點和突出的結構兼容性,可作為鋰離子電池的主要負極。然而,較差的電子導電性和較差的循環性阻礙了它們的進一步實施。在此,華南師范大學林曉明副教授、巴基斯坦國家科技大學(NUST)Zeeshan Ali等人提出了一種通過結構演化合成具有納米框架超結構(Fe-Co-Ni NFS)的三金屬Fe-Co-Ni MOFs的方法,用于鋰存儲的多功能負極材料。由于最佳的成分和結構優化,Fe-Co-Ni NFSs實現了優異的電化學性能,具有優異的比容量(1030 mAh g-1 @ 0.1 A g-1)、出色的倍率容量(414 mAh g-1@ 2 A g-1)和延長的可循環壽命(1 A g-1下1000次循環后容量為489 mAh g-1)。圖1. Fe-Co-Ni NFS負極的電化學性能實驗和理論研究都表明,多組分金屬中心可以提高電子電導率,賦予多個活性位點,并在能量上有利于鋰吸附。此外,Fe-Co-Ni NFSs 的納米框架超結構可以促進對體積膨脹的應力緩沖作用并防止電極粉化,進一步提高鋰存儲能力。這項工作為鋰離子電池的高性能MOF負極材料的開發提供了參考。圖2. 三金屬Fe-Co-Ni MOFs的DFT計算研究Trimetallic metal-organic framework nanoframe superstructures: A stress-buffering architecture engineering of anode material towards boosted lithium storage performance, Energy & Environmental Materials 2021. DOI: 10.1002/eem2.12284