Small：离子选择性COF促进多硫化物催化转化和Li+传输！

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Small：离子选择性COF促进多硫化物催化转化和Li+传输！
锂硫电池（LSBs）的大规模应用受到多硫化锂（LiPSs）穿梭效应和缓慢氧化还原动力学的阻碍，这会导致不可逆的容量衰减和低硫利用率。
复旦大学吴宇平、南京工业大学朱玉松、得克萨斯大学奥斯汀分校Xiangwen Gao等通过碳纳米管（CNTs）上的原位聚合方法制备了由具有高Li+电导率的环硼氧烷共价有机骨架（COFs）构成的分层夹层（C@COF）。
Small：离子选择性COF促进多硫化物催化转化和Li+传输！
图1 采用商业隔膜和C@COF改性隔膜的LSBs的工作示意图
多孔的C@COF具有丰富的离子通道，表面同时具有亲硫（硼位点）和亲锂（氧位点）的特性，保证了LiPSs的双重固定化效果。此外，碳纳米管表面均匀分布的COF有效地补偿了其绝缘性，从而改善了反应动力学，更具体地说，CNT和COF之间的功函数差异在界面位置产生内部电场，加速电荷转移。
另外，COF作为一种优良的锂离子导体，可提供Li+的额外传输，并加速吸附LiPSs的解离过程。因此，这种具有强LiPSs吸附的电子和Li+共导电结构对LiPSs产生了一种新颖的“吸收-转化”催化作用，降低了Li2S的沉积和分解能垒，并实现了LiPSs的双向催化转化。
Small：离子选择性COF促进多硫化物催化转化和Li+传输！
图2 Li+电导率和Li+迁移数
研究显示，所制备的夹层具有高Li+电导率（1.85 mS cm-1）和Li+迁移数（0.78）。在将这种催化夹层与硫正极结合后，LSBs在1 C下500次循环后表现出每循环 0.07%的低衰减率，并在3 C下实现了较长的循环寿命（超过 1000 次循环）。
更重要的是，即使在高硫负载条件（6.8 mg cm-2）下，经过50个循环后仍可保持约4.69 mAh cm-2的显著面积容量。这项工作为在LSBs中设计具有双向催化行为的夹层开辟了一条新途径。
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图3 锂硫电池性能
Boosting Polysulfide Catalytic Conversion and Facilitating Li+ Transportation by Ion-Selective COFs Composite Nanowire for Li-S Batteries. Small 2022. DOI: 10.1002/smll.202106679

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