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?廣工大黃少銘Angew：多催化位點(diǎn)MOF加速鋰硫電池的氧化還原動(dòng)力學(xué)

開發(fā)高效催化劑以解決鋰硫電池（LSBs）中多硫化鋰（LiPSs）的穿梭效應(yīng)和緩慢氧化還原動(dòng)力學(xué)仍是一項(xiàng)艱巨的挑戰(zhàn)。

圖1. cMSC-MOF的設(shè)計(jì)

廣東工業(yè)大學(xué)黃少銘等通過多模式分子工程精心制作了一系列多位催化金屬有機(jī)框架（MSC-MOFs），以調(diào)節(jié)反應(yīng)物擴(kuò)散和催化過程。研究顯示，MSC-MOFs是用納米籠制成的，其具有由暴露的混合價(jià)金屬位點(diǎn)和周圍吸附位點(diǎn)形成的協(xié)同特異性吸附/催化界面。這種設(shè)計(jì)有利于內(nèi)部預(yù)濃縮、協(xié)同吸附機(jī)制以及同時(shí)向多硫化物進(jìn)行持續(xù)高效的催化轉(zhuǎn)化。

圖2.?材料制備及理論計(jì)算

利用這些特性，基于MSC-MOF-Ti催化夾層的LSB的放電容量和循環(huán)穩(wěn)定性提高了62%。因此，在貧電解液和硫含量較高（9.32 mg cm^?2）的條件下，LSB的平均容量達(dá)到了11.57 mAh cm^?2，同時(shí)軟包電池的重量能量密度也達(dá)到了350.8 Wh kg^-1。總體而言，這項(xiàng)研究為開發(fā)新型高效催化MOFs引入了一種通用策略，可在分子水平上促進(jìn)硫的氧化還原反應(yīng)并抑制穿梭效應(yīng)，這些發(fā)現(xiàn)為設(shè)計(jì)先進(jìn)的多孔催化材料以應(yīng)用于高能量LSBs提供了啟示。

圖3.?鋰硫電池性能研究

Multimodal Engineering of Catalytic Interfaces Confers Multi-Site Metal-Organic Framework for Internal Preconcentration and Accelerating Redox Kinetics in Lithium-Sulfur Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2024. DOI: 10.1002/anie.202318859

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