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共價有機框架材料用于鋰硫電池研究取得新進(jìn)展
作者:     日期:2022-05-12     來源:化學(xué)化工學(xué)院    

共價有機框架(COFs)是一類具有結(jié)構(gòu)高度可調(diào)控性,通過共價鍵連接的有機多孔骨架結(jié)構(gòu)材料。自2005年Yaghi課題組在Science上首次報道COFs材料以來,該領(lǐng)域的研究工作取得了長足的進(jìn)步,并且展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。

最近,化學(xué)化工學(xué)院隋竹銀教授(通訊作者)與海南大學(xué)陳琦研究員(通訊作者)等人合作報道了一系列用于鋰硫電池的COFs材料。研究人員通過后功能化策略將季銨鹽基團(tuán)接枝到COFs的孔道上,合成了具有介孔結(jié)構(gòu)的陽離子COF。實驗結(jié)果表明,在負(fù)載活性材料硫后,陽離子COF有效地抑制了鋰硫電池中多硫化物的穿梭效應(yīng),表現(xiàn)出更好的循環(huán)穩(wěn)定性(J. Colloid Interf. Sci.2021, 591, 264–272)。在另一項工作中,研究人員先通過環(huán)加成反應(yīng)在COFs中引入炔基(COF-PA),然后通過點擊反應(yīng)進(jìn)一步引入季銨鹽基團(tuán)(COF-PA-AI),如圖1所示。制備的COF-PA-AI仍保持高孔隙率和高結(jié)晶度。由于陽離子基團(tuán)和孔道結(jié)構(gòu)的存在,可以有效地抑制多硫化物在鋰硫電池中的穿梭效應(yīng)(Mater. Today Chem.2022,23, 100664)。此外,研究人員還對COFs材料進(jìn)行后功能化修飾,通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計調(diào)控,制備出用于鋰硫電池的含有硼酸(Chem. Eng. J.2022,437, 135314)、喹啉(J. Colloid Interf. Sci.2022,608, 652-661)等官能團(tuán)的功能化COFs材料。

圖1.COF-PA和COF-PA-AI的后功能化策略示意圖

上述相關(guān)研究成果發(fā)表在J. Colloid Interf. Sci.、Mater. Today Chem.Chem. Eng. J.上,得到了國家自然科學(xué)基金、山東省泰山學(xué)者青年專家計劃、山東省高等學(xué)校青創(chuàng)科技支持計劃等項目的資助。

文章鏈接:

(1)https://doi.org/10.1016/j.jcis.2021.02.010

(2)https://doi.org/10.1016/j.jcis.2021.09.150

(3)https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.135314

(4)https://doi.org/10.1016/j.mtchem.2021.100664

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