大容量超稳定锂电负极材料：钴基配位聚合物纳米线

文章简介

金属-有机框架（MOFs）或配位聚合物（CPs）的尺寸和结构具有多样化和可设计、可调控的特点，作为锂电负极材料受到广泛关注。已报到的MOF和CPs都是由羧基类有机配体和金属离子或团簇自组装形成，基于其他类型配位键的MOFs或CPs研究的较少。

华东师范大学杨琦老师所在课题组，利用简单的溶剂热法，分别以对苯二腈和水合硝酸钴作为有机配体和金属离子源，首次制备了一种孔尺寸45–55 nm的酰胺基配位聚合物纳米线结构。作为锂电负极材料时，在电流密度100 mA/g下循环100个周期后，可逆容量保持在1132 mAh/g。

这是目前报道的MOFs或CPs材料中具有最优锂电池电化学性能的材料之一。进一步分析表明，这种钴-对苯二腈配位聚合物的优异电化学性能与金属中心主要归因于有机配体的协同效应以及纳米线形貌的稳定性。

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                                                                    图文导读

▶ 图1：a) Co-BDCN-24 h, Co-BDCN-3 h, 对苯二甲酰胺, 对苯二甲腈FTIR光谱; b) Co-BDCN-24 h, Co-BDCN-3 h, 对苯二甲酰胺, 对苯二甲腈 (溶解在DMSO-d6), DMSO-d6 ¹H NMR; c) Co-BDCN-24 h 固体¹³C NMR; d) Co-BDCN-24 h TG曲线。

▶ 图2：Co-BDCN-24 h  a) XPS全谱；b) Co 2p 精细谱 (C,N,O和Co²⁺被检测到)。

▶ 图3：Co-BDCN-24 h 氮吸附脱附等温线；内嵌图为孔径分布曲线。

▶ 图4：a, b) Co-BDCN-24 h的低倍和高倍SEM; c,d,e,f)分别为C,O,Co,N的EDS元素面扫图; g) Co-BDCN-24 h的全能谱数据, EDS中~2keV处的峰为Au。

▶ 图5：a)电流密度为100 mAg^-1时 Co-BDCN-24 h的循环性能和库仑效率；b) 电流密度为100 mAg^-1时对苯二甲酸和対苯二胺的循环性能和库仑效率；c) 在扫描速度为0.2 mVs^-1时Co-BDCN-24 h在最初两个循环时的循环伏安图；d) Co-BDCN-24 h的倍率性能。

▶ 图6：Co-BDCN-24 h 在电流密度为100 mAg^-1下的充放电曲线。

▶ 图7：Co-BDCN 电极经过不同循环次数后的奈奎斯特图解（Nyquist）。

▶ 图8:经过 50 次循环后 Co-BDCN 的扫描电镜图(SEM) 。

▶ 示意图1：Co-BDCN-24 h的形成过程。

▶ 示意图2：在 Co-BDCN-24 h的给电子效应作用下 Li⁺ 吸附于苯环和酰胺基基团上的锂化过程示意图。

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文章信息

文章发表于 Nano-Micro Letters 期刊 2018 年第 10 卷第 2 期，详情请阅读全文，可免费下载。本文在期刊微信 (nanomicroletters)、微博 (纳微快报NML)、科学网博客、Facebook、Twitter等媒体推出，请多关注。以往微信推文可参看网站（http://nmsci.cn）

文章题目：One-Pot Synthesis of Co-Based Coordination Polymer Nanowire for Li-Ion Batteries with Great Capacityand Stable Cycling Stability

引用信息：Wang, P., Lou, X.,Li, C. et al. Nano-Micro Lett. (2018) 10: 19.

https://doi.org/10.1007/s40820-017-0177-x

关键词：纳米线，配位聚合物，锂电池，负极，超高容量

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通讯作者简介

• 2016-今 华东师范大学助理研究员
  
• 2014-2016 上海光源博士后
• 2008-2013 浙江大学博士

主要研究领域

• 有机无机复合材料和纳米晶体的合成、改性、和同步辐射表征
• 材料在多相催化、锂离子电池等领域的应用

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