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我院尹龙卫课题组基于MOF衍生结构的钠离子电池研究取得重要进展
发布时间:2017年05月04日 18:32    作者:    点击:[]

近日,材料学院尹龙卫教授课题组在金属有机骨架化合物的衍生结构及其用于钠离子电池负极材料相关研究取得重要进展,成果相继发表在能源材料类顶级刊物(Nano Energy, 2017, 32, 117-124, Nano Energy, 2017, 32, 494-502,I.F.=11.553)上。  

金属有机骨架(MOFs)由金属离子和有机配体通过配位键结合形成,经后续处理可以得到具有多孔、大比表面积等特点的衍生物。以金属有机骨架化合物为模板,构筑由MOFs衍生的结构独特的磷化物复合材料,是实现对过渡族金属磷化物的微结构可控制备的新思路,作为钠离子电池负极材料具有优异的电化学性能。  

在尹龙卫教授的指导下,2015级博士生葛晓丽等在泡沫镍表面均匀包覆还原氧化石墨烯(RGO),形成三维网状RGO结构。在材料表面均匀生长ZIF-67并低温磷化,获得核壳结构的CoP@C-RGO-NF。核壳结构的CoP@C,可提供丰富的活性位点和快速充放电通道,减轻脱/嵌钠过程中带来的体积变化;原位炭层可提高复合物的导电性,阻止CoP颗粒的团聚和分解;三维网状RGO结构可有效提高活性物质CoP@C的负载量。该材料作为无粘结剂钠离子电池负极材料,展现出优异的循环稳定性和良好的倍率性能。相关研究成果以“Metal-organic frameworks derived porous core/shell CoP@C polyhedrons anchored on 3D reduced graphene oxide networks as anode for sodium-ion battery”为题发表在《Nano Energy》(2017, 32, 117-124)上。  

尹龙卫指导的2013级博士生李朝强等,以普鲁士蓝为模板,采用缓慢沉积法在表面均匀生长一层Co(OH)2颗粒后,再进行RGO的包覆,形成了核壳状RGO/Co(OH)2/PB,低温磷化后,得到RGO串联的CoP/FeP核壳状立方体。当该材料作为钠离子电池负极材料时,展现出非常优异的电化学性能。核壳结构的设计,不仅为活性物质提供了体积膨胀的缓冲空间,还缩短了钠离子的扩散路径。高导电的RGO以及有机配体转换而来的炭层,提供了高速的电荷传输通道,得到了优异的电化学性能,相关研究成果以“Core-shell structured CoP/FeP porous microcubes interconnected byreduced graphene oxide as high performance anodes for sodium ion batteries”为题发表在《Nano Energy》上(2017, 32, 494-502)上。

上述研究得到了国家自然科学基金重点项目(51532005),国家自然科学基金面上项目(51472148, 51272137)以及山东省泰山学者计划的支持。  

Nano Energy

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285516305511

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285517300095

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