李君涛/周尧AFM：通过金属-有机固体的通用阴离子交换定制多功能硫主体

Fe/Co/Ni 基离散纳米粒子经常被用于高性能Li-S电池的多硫化物化学吸附和催化转化。

厦门大学李君涛、周尧等人通过控制醋酸镍钴微晶与各种有机阴离子之间的阴离子交换过程，定制了多孔单层或多层分级功能化碳纳米壳，以作为多功能硫主体。

其中，壳中壳复合材料，即C-NiCoPi@C-Ni₂Co，具有外部Ni₂Co装饰的碳纳米壳和内部Ni₃P锚定的碳纳米壳，封装在3D结构的连续NiCo-磷酸盐（NiCoPi）中层，显示出作为硫宿主的集体优点。

特别是，与离散的纳米粒子相比，网络状 NiCoPi层在结构上和内在地有利于多硫化物的化学吸附和催化转化，这也得到了密度泛函理论计算的支持，而金属Ni₂Co纳米粒子能够实现高局部电导率。

图1 材料设计示意图

因此，这种S@C-NiCoPi@C-Ni₂Co在0.1 C下显示出1237 mAh g^–1的初始比容量，并在100次循环后保持1010 mAh g^–1；在0.5 C下，其首次循环的放电比容量高达1038 mAh g^-1，并在500次循环后保持高达86%的容量保持率。这项研究为定制高性能锂硫电池的多功能硫主体提供了一种直接的策略。

图2 电化学性能

Customizing Multifunctional Sulfur Host Materials Via a General Anion-Exchange Process with Metal–Organic Solid. Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202104513

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