鋰硫電池被認(rèn)為是具前景的下一代儲能系統(tǒng)之一，這得益于其較高的能量密度（2600Wh/kg），而且單質(zhì)硫具有成本低廉、環(huán)境友好等優(yōu)勢。然而，由于硫較差的導(dǎo)電性以及可溶性放電中間產(chǎn)物引起的穿梭效應(yīng)，導(dǎo)致電池容量較低、循環(huán)性能較差，嚴(yán)重阻礙了鋰硫電池的商業(yè)化應(yīng)用。因具有良好的導(dǎo)電性，多孔碳材料被廣泛用作載體負(fù)載硫，但非極性碳與極性的多硫化物之間相互作用較弱，不能有效的抑制穿梭效應(yīng)。共價有機框架（COFs）作為一類有機聚合物具有一定的多孔性并包含大量極性基團(tuán)，且一些共軛COFs具有半導(dǎo)體性質(zhì)，使其在鋰硫電池應(yīng)用中具有很大的潛力。但是大多數(shù)COFs單一的孔徑和無序堆疊的形貌嚴(yán)重限制了硫的負(fù)載量和吸附位點的曝露，因此調(diào)控COFs的形貌或結(jié)構(gòu)使其具有多級孔道結(jié)構(gòu)并引入大量可接觸的極性位點，對提高硫負(fù)載量和提升鋰硫電池的整體性能具有重要意義。
近，中山大學(xué)的余教授、陳教授與合作者通過溶劑熱法成功合成了具有花狀形貌、多級孔道的卟啉COF材料（COF-MF）。當(dāng)其用于鋰硫電池正極時，可實現(xiàn)較高的負(fù)載量，相較于聚集的COF對比樣品(COF-CS)，表現(xiàn)出更優(yōu)異的電化學(xué)性能。后，作者也通過密度泛函理論（DFT）計算發(fā)現(xiàn)，COF骨架中的卟啉單元對多硫化物具有較強的吸附，可有效抑制多硫化物擴散，有助于提高電池的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。該文章發(fā)表在期刊Energy Storage Materials上（即時影響因子：13.31）
材料制備過程
首先，將對苯二甲醛和四（4-氨基苯基）卟啉兩種單體按一定比例溶解在混合溶劑中，加入適量的醋酸溶液，經(jīng)過脫氣處理后120度加熱3天。然后，真空抽濾得到固體粉末，并使用索氏提取法清洗雜質(zhì)。后，60度真空干燥過夜后即可得到終產(chǎn)物。
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