引語
鋰離子電池正逐步應用在大型電動設備上，開發(fā)高容量、長壽命和倍率性能優(yōu)異的電池材料是鋰電池研究*為重要的關鍵。上海大學環(huán)境與化學工程學院王勇教授課題組組*近在該領域取得下列研究成果：以雙金屬有機骨架為前驅體設計得到了一種多孔碳納米管復合材料，用于鋰離子電池的負極，表現(xiàn)出很高的容量和優(yōu)異的循環(huán)及倍率性能。

成果簡介
該研究團隊通過設計出在多孔十二面體中生長具有N-S共摻雜碳層的碳納米管復合材料。該材料是以雙金屬有機骨架（BMOF）為前軀體，經(jīng)過化學氣相沉積和硫化過程兩步反應得到。

因該復合材料中兩種金屬硫化物的協(xié)同作用、十二面體的多孔結構、N-S共摻雜碳層的形成和根深蒂固的碳納米管網(wǎng)狀結構，使得該材料作為鋰離子電池負極展現(xiàn)出良好的電化學性能。循環(huán)性能優(yōu)異：在100 mA g?1電流密度下，循環(huán)250圈后，仍保持容量941 mAh g?1 比容量（超過其理論比容量）。在1，2，5 Ag-1 電流密度下循環(huán)500圈后仍分別具有734、591、505 mAh g?1比容量，說明其具有較好的倍率性能。

簡介
方案設計：示意圖說明由雙金屬有機骨架(Co/Zn-ZIF- 67)在經(jīng)化學氣相沉淀過程得到中間體Co/Co3Zn@N-C-CNT，進而經(jīng)硫化過程合成*終產(chǎn)物Co-Zn-S@N-S-C-CNT復合材料。同時由于Co元素的催化作用,小的碳納米管形成并深深扎根在十二面體產(chǎn)物中。

本材料的特點為雙金屬有機骨架（Co/Zn-ZIF-67)，所以采取單原子金屬骨架（Co-ZIF-67）為基準，研究其性能。
a)Co/Zn-ZIF-67和Co-ZIF-67的X射線衍射譜圖;
b)Co/Co3ZnC@N-C-CNT 和Co@N-C-CNT的X射線衍射譜圖;
c)Co-Zn-S@N-S-C-CNT和CoS2@N-S-C-CNT的X射線衍射譜圖;
d)Co-Zn-S@N-S-C-CNT和 CoS2@N-S-C-CNT拉曼光譜圖.

  中間產(chǎn)物Co/Co3ZnC@N-C-CNT的形貌表征。
a,b) SEM圖, c) EDS 譜圖, d–f) TEM圖。

終產(chǎn)物Co-Zn-S@N-S-C-CNT的形貌表征a,b) SEM 圖,c–f) TEM 圖, g,h) HRTEM 圖，可清晰看到多面體中生長的碳納米管, i) 選區(qū)電子衍射圖,展現(xiàn)良好的多晶結構, j)元素分析圖。

  對比樣中間產(chǎn)物Co@N-C-CNT的形貌表征：a,b) SEM 圖；c,d) TEM圖；
對比樣終產(chǎn)物CoS2@N-S-C-CNT的形貌表征：e,f) SEM圖，g,h) TEM圖, i) HRTEM圖, j)元素分析圖。

電化學性能測試
a)Co-Zn-S@N-S-C-CNT的CV圖，插圖放大區(qū)域對應的是該電位下Li-Zn合金的脫合金化過程；
b) Co-Zn-S@N-S-C-CNT在0.1, 1, 2,和5 C (1 C = 1000 mA g?1) 下的首圈充放電曲線;
c) Co-Zn-S@N-S-C-CNT 和CoS2@N-S-C-CNT在電流密度為100 mA g?1 (0.1 C)下的循環(huán)性能對比；
d) Co-Zn-S@N-S-C-CNT的倍率性能。

這樣一個精心設計的具有特殊結構的三元金屬硫/碳復合材料有望成為未來儲能家族中的新候選。

文獻鏈接：Carbon Nanotubes Rooted in Porous Ternary Metal Sulfide@N/S-Doped Carbon Dodecahedron: Bimetal-Organic-Frameworks Derivation and Electrochemical Application for High-Capacity and Long-Life Lithium-Ion Batteries.（Adv. Funct. Mater., 2016, DOI：10.1002/adfm.201601631）