北理/华理ACS Energy Lett.: 高导电COF@CNT电催化剂促进锂硫电池中的多硫化物转化

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锂硫（Li-S）电池中共价有机骨架 (COF) 的催化在很大程度上受到弱化学相互作用和低电导率的阻碍。目前很少有研究涉及COF材料在Li-S电池中的催化性能的基本理解，并且合成高效COF负载电催化剂的一般标准也没有得到解决。
北理/华理ACS Energy Lett.: 高导电COF@CNT电催化剂促进锂硫电池中的多硫化物转化
在此，北京理工大学陈人杰教授以及华东理工大学钮东方副教授、安书浩等人在碳纳米管（CNT）表面上原位制造了一种新型的基于二酮吡咯并吡咯 (DPP) 的COF（Py-DPP-COF），以通过其高导电性和与LiPS的强化学相互作用来揭示电催化活性。
通过引入适当含量的CNT（66 wt%），可以最大限度地提高DPP-COF 的电催化活性。
图1. COF@CNTs的理化参数
作者通过DFT计算、XPS、FTIR和拉曼等分析表明，DPP部分可以介导由 C=O/C-O键合转化所贡献的多硫化物的转化。
因此，改进后的锂硫电池在1000 次循环后显示出0.042%的衰减率，并在10 mg cm-2硫负载和贫电解液（E/S = 5）下实现了8.7 mAh cm-2的理想容量。这项工作为设计用于实用Li-S电池和其他电化学储能设备的功能性无金属 COF/碳催化剂提供新的视角。
图2. 锂硫电池的电化学性能
A Highly Conductive COF@CNT Electrocatalyst Boosting Polysulfide Conversion for Li-S Chemistry, ACS Energy Letters 2021. DOI: 10.1021/acsenergylett.1c00943

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