長春應(yīng)化所在MOF模板制備新型鋰離子電池負(fù)極材料方面獲進(jìn)展

　　納米多孔金屬有機(jī)骨架化合物（MOF）具有孔徑可調(diào)、大比表面積、骨架結(jié)構(gòu)多樣性、表面可修飾等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于吸附和分離、多相催化、金屬納米粒子的載體和模板以及微反應(yīng)器等方面。在制備新穎結(jié)構(gòu)MOF的同時(shí)，MOF作為模板進(jìn)而合成鋰離子電池負(fù)極材料是一個(gè)富有挑戰(zhàn)的研究方向，如何有效合成該類材料并提高其導(dǎo)電性，是其用于鋰離子電池負(fù)極的關(guān)鍵。 

　　近年來，中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所稀土資源利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室輕金屬&電池材料組，在MOF模板合成鋰離子電池負(fù)極材料方面取得研究進(jìn)展，合成了一系列過渡金屬氧化物及其復(fù)合材料。該類材料具有高的放電比容量和良好的循環(huán)穩(wěn)定性。研究人員發(fā)現(xiàn)，采用共沉淀技術(shù)可以有效地將金屬陽離子吸附到富有含氧基團(tuán)的碳納米管表面，加入有機(jī)配體溶液后，配體與碳納米管表面的金屬離子配位形成MOF晶核，晶核生長成為MOF晶體，最終將碳納米管原位嵌入到MOF中。經(jīng)過熱處理后，可制備出新型結(jié)構(gòu)的多金屬氧化物納米復(fù)合材料（如圖）。 

　圖：MWCNTs/Co₃O₄制備過程及電化學(xué)性能 

　　該類納米復(fù)合材料在0.01-3.0V電壓范圍，以100mAg^-1電流密度充放電100次后，比容量穩(wěn)定在813mAhg^-1以上；當(dāng)充放電流密度為1000mAg^-1時(shí)，比容量仍高達(dá)514mAhg^-1，顯示出優(yōu)良的電化學(xué)儲能特性。 

　　相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在ACS Nano,2015,9,1592-1599；Nanoscale,2014,6, 5509-5515；J.Mater.Chem.A,2014,2,8048-8053 和Chem.Eur.J.,2014,20,11214-11219等學(xué)術(shù)期刊上，并受到國內(nèi)外同行的廣泛關(guān)注，研究工作受到國家自然科學(xué)基金委的項(xiàng)目資助。 

(輕金屬&電池材料課題組）