北京理工大学材料学院陈人杰教授

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北京理工大学的陈人杰教授课题组设计了一种层层组装的超细CoS2纳米颗粒镶嵌的碳纳米片作为硫的载体材料。每一层的碳纳米片包含两层BMZIFs衍生的多孔碳致密地锚定在还原氧化石墨烯（rGO）的两侧，其中多孔碳中镶嵌有BMZIFs衍生的超细CoS2纳米颗粒。具有较大比表面积和分级多孔结构的碳纳米片可以有效地固定多硫化物，以rGO为基底的相互贯穿的多层碳片具有良好的导电性和界面连通性，可以促进电子和离子的快速传输。BMZIFs衍生的超细CoS2纳米颗粒不仅可以化学吸附多硫化物，还可以为催化多硫化物的氧化还原反应提供充足的活性位点，使得多硫化物不易在有机电解液中溶解扩散，从而提升电池的倍率性能和循环稳定性。基于该超细CoS2纳米颗粒镶嵌的碳纳米片的硫正极在1C和5 C倍率下的放电容量分别为1180.7和700 mAh g-1，在5 C倍率下循环1000周后的容量衰减率仅为0.033%/周。即使当硫载量为3.0 mg cm-2时，该复合正极在300周循环后仍表现出较高的放电容量和循环稳定性。研究成果以题为“Boosting High-Rate Li-S Batteries by an MOF-Derived Catalytic Electrode with a Layer-by-Layer Structure”发布在著名期刊Adv. Sci.上。