北京大学深圳研究生院新材料学院潘锋教授领导的清洁能源中心研究团队基于目前常见的MOF材料制备了一种担载钴纳米晶的氮掺杂的多孔碳笼作为新型锂硫电池的宿主材料，通过表征测试发现其具有优异的电化学性能，并借助包括XRD、SEM、TEM、XPS与DFT计算等多种手段揭示了性能优异的原因，阐明了Co纳米晶对锂离子扩散动力学、多硫化物的吸附及转化的积极作用，为制备新型的锂硫电池正极材料提供了思路。该工作近日发表在能源材料领域知名期刊《先进能源材料》（AdvancedEnergyMaterials，2020，10(9),1903550，IF=24.884）上。

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该工作的新颖之处在于研究团队用高比表面积的ZnCo-MOF吸附葡萄糖小分子，然后在碳化过程中葡萄糖在MOF腔内优先碳化成SP2结构碳框架起到隔离钴金属和增强导电性的作用；同时适当的载硫量能让——87wt%的活性硫材料负载在碳笼腔体内而不是表面，使硫与碳笼骨架保持强的相互作用。研究团队制备的高分散的钴纳米晶担载的氮掺杂的多孔碳笼对硫活性材料及多硫化物中间体具有多功能效应，包括导电性的提高、高载硫量、应力舒缓、锂离子扩散动力学的加快、催化多硫化物的快速转化以及对多硫化物中间体的超强吸附作用等等，它们能保证锂硫电池的高倍率性能和长循环寿命。

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同时，一系列的研究表明，相比石墨烯与和氮参杂结构，骨架中担载的高度分散Co纳米晶不仅有效地促进锂离子的扩散和多硫化物的氧化还原，其还可以进一步增强多硫化物的吸收。该工作为过渡金属作为锂硫电池中多硫化物的高性能催化剂提供新的借鉴和参考。

本工作由潘锋指导完成，该论文共同第一作者为博士生王睿和博士后杨金龙，肖荫果老师和潘锋老师为共同通信作者。该工作得到了国家材料基因工程重点研发计划、广东省重点实验室和深圳市科技创新委员会等项目的大力支持。