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共价有机框架材料用于锂硫电池研究取得新进展
作者:     日期:2022-05-12     来源:化学化工学院     阅读:

共价有机框架(COFs)是一类具有结构高度可调控性,通过共价键连接的有机多孔骨架结构材料。自2005年Yaghi课题组在Science上首次报道COFs材料以来,该领域的研究工作取得了长足的进步,并且展现出了广阔的应用前景。

最近,化学化工学院隋竹银教授(通讯作者)与海南大学陈琦研究员(通讯作者)等人合作报道了一系列用于锂硫电池的COFs材料。研究人员通过后功能化策略将季铵盐基团接枝到COFs的孔道上,合成了具有介孔结构的阳离子COF。实验结果表明,在负载活性材料硫后,阳离子COF有效地抑制了锂硫电池中多硫化物的穿梭效应,表现出更好的循环稳定性(J. Colloid Interf. Sci.2021, 591, 264–272)。在另一项工作中,研究人员先通过环加成反应在COFs中引入炔基(COF-PA),然后通过点击反应进一步引入季铵盐基团(COF-PA-AI),如图1所示。制备的COF-PA-AI仍保持高孔隙率和高结晶度。由于阳离子基团和孔道结构的存在,可以有效地抑制多硫化物在锂硫电池中的穿梭效应(Mater. Today Chem.2022,23, 100664)。此外,研究人员还对COFs材料进行后功能化修饰,通过合理的结构设计调控,制备出用于锂硫电池的含有硼酸(Chem. Eng. J.2022,437, 135314)、喹啉(J. Colloid Interf. Sci.2022,608, 652-661)等官能团的功能化COFs材料。

图1.COF-PA和COF-PA-AI的后功能化策略示意图

上述相关研究成果发表在J. Colloid Interf. Sci.、Mater. Today Chem.Chem. Eng. J.上,得到了国家自然科学基金、山东省泰山学者青年专家计划、山东省高等学校青创科技支持计划等项目的资助。

文章链接:

(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