Engineering Mesopores and Unsaturated Coordination in Metal?Organic Frameworks for Enhanced Oxygen Reduction and Oxygen Evolution Activity and Li?Air Battery Capacity
Hao Wang, Fengxiang Yin*, Ning Liu, Haiyan Yu, Tianyu Fan, Biaohua Chen
純相金屬-有機骨架（MOFs）具有超高的比表面積和較高活性的金屬中心，在鋰-空氣電池催化領域中有巨大的應用潛力。然而這類材料的微孔特性限制了鋰-空氣電池的充放電容量。為解決這一問題，銀鳳翔、陳標華課題組開發(fā)了一種部分移除配位官能團的方法，在Cu離子與均苯三甲酸配位過程中引入間苯二甲酸，從而在微孔Cu-MOF中構(gòu)造了大量的介孔以及具有不飽和配位的Cu金屬中心。通過實驗及理論計算研究表明，在電催化過程中，大量的介孔以及不飽和配位的Cu金屬中心可以有效降低空間位阻從而增強傳質(zhì)，降低電子傳導阻力，提高與反應物之間的親和力，同時為不溶性鋰-空氣電池放電產(chǎn)物Li2O2提供更多的存儲空間。在該介孔Cu-MOF上負載Co后，最為優(yōu)化的催化劑在鋰-空氣電池中可產(chǎn)生近7000mAh/g的放電容量；在1000mAh/g放電容量時，可以穩(wěn)定充放電循環(huán)55圈，而使用微孔Cu-MOF的催化劑在相同條件下只能穩(wěn)定32圈。
近日，該成果已經(jīng)發(fā)表于國際期刊ACS Sustainable Chemistry & Engineering上。此項工作得到了江蘇省綠色催化重點實驗室、江蘇省自然科學基金以及國家自然科學基金的資助。ACS Sustainable Chemistry & Engineering是化學大學科的頂級刊物，在工程、綠色可持續(xù)發(fā)展技術(shù)等學科領域享有盛譽，最新影響因子為7.632，中科院分區(qū)為一區(qū)。
文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acssuschemeng.0c08811
