广工大黄少铭Angew：多催化位点MOF加速锂硫电池的氧化还原动力学

开发高效催化剂以解决锂硫电池（LSBs）中多硫化锂（LiPSs）的穿梭效应和缓慢氧化还原动力学仍是一项艰巨的挑战。

图1. cMSC-MOF的设计

广东工业大学黄少铭等通过多模式分子工程精心制作了一系列多位催化金属有机框架（MSC-MOFs），以调节反应物扩散和催化过程。研究显示，MSC-MOFs是用纳米笼制成的，其具有由暴露的混合价金属位点和周围吸附位点形成的协同特异性吸附/催化界面。这种设计有利于内部预浓缩、协同吸附机制以及同时向多硫化物进行持续高效的催化转化。

图2. 材料制备及理论计算

利用这些特性，基于MSC-MOF-Ti催化夹层的LSB的放电容量和循环稳定性提高了62%。因此，在贫电解液和硫含量较高（9.32 mg cm⁻²）的条件下，LSB的平均容量达到了11.57 mAh cm⁻²，同时软包电池的重量能量密度也达到了350.8 Wh kg^-1。总体而言，这项研究为开发新型高效催化MOFs引入了一种通用策略，可在分子水平上促进硫的氧化还原反应并抑制穿梭效应，这些发现为设计先进的多孔催化材料以应用于高能量LSBs提供了启示。

图3. 锂硫电池性能研究

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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