【材料】自編織碳網絡:MOF晶體熱解的小尺寸效應

2021-01-16 X-MOL資訊

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近日，華東師範大學的胡鳴課題組與南京大學、日本物質結構研究機構、澳大利亞科廷大學的研究人員開展合作，首次報導了金屬有機框架化合物晶體（MOFs）的介觀尺寸效應——小尺寸ZIF-67熱解過程中的自編織現象。研究發現，小於100 nm的ZIF-67顆粒在惰性氣體中熱分解時，會自編織形成三維碳網絡。而微米級ZIF-67晶體熱解後的產物則為碳顆粒，無編織現象。經分析認為，ZIF-67晶體在熱解過程中會形成鈷納米晶（直徑約為5–9 nm）。納米尺寸樣品表層的鈷納米晶易發生遷移，成為不同碳顆粒間的橋梁誘導三維碳網絡的形成。

圖1. MOF熱解的小尺寸效應示意圖


他們將三維碳網絡用作鉀離子電池的電極時發現，以三維碳網絡為電極的半電池內阻遠小於以碳顆粒為電極時的內阻。這一結果顯著提高了鉀離子電池的充放電循環穩定性，三維碳網絡的鉀離子電池在500次循環之後還能保持75%的容量，平均每圈衰減0.05%。該結果優於已有報導的碳基材料。相比之下，多孔碳顆粒在500圈之後的容量保持率只有10%。該研究成果近期發表在Angewandte Chemie International Edition 上，第一作者是博士生張偉。

圖2. 三維碳網絡組裝的鉀離子半電池循環穩定性測試結果


該論文作者為：Wei Zhang, Xiangfen Jiang, Xuebin Wang, Yusuf Valentino Kaneti, Yinxiang Chen, Jian Liu, Ji-Sen Jiang, Yusuke Yamauchi, and Ming Hu

原文（掃描或長按二維碼，識別後直達原文頁面）：

Spontaneous Weaving of Graphitic Carbon Networks Synthesized by Pyrolysis of ZIF-67 Crystals

Angew. Chem. Int. Ed., 2017, DOI: 10.1002/anie.201701252


導師介紹

胡鳴

http://www.x-mol.com/university/faculty/36915





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