楼雄文Angew:基于双金属ZIF合成双壳层空心结构Zn-Co硫化物及其在混合电容器中的应用

背景介绍：

可再生能源的开发和利用对新型高效储能设备的研发提出了更高的要求。因兼具电池与电容器的高功率密度、快速充放电和稳定循环等特性，混合电容器得到了研究人员越来越广泛的关注。在众多的电极材料中，过渡金属硫化物相比于金属氧化物具有较高的电容和丰富的氧化还原反应活性位点，成为了重要的混合电容器电极材料。而多元过渡金属硫化物中不同金属元素之间的相互作用能够进一步增强材料的电荷传导性能，降低电化学过程中的能垒，从而提高混合电容器的性能。与此同时，电极材料的结构特性也对混合电容器的性能具有十分显著的影响。空心结构因具有较大的比表面积，大量的活性位点，较短的传质距离成为电极材料的理想结构之一。

文章赏析：

近期，新加坡南洋理工大学的楼雄文教授团队从材料与结构两个方面着手将，提出了基于锌、钴双金属ZIF的合成方法，实现双壳层空心结构Zn-Co硫化物的制备，并对其作为混合电容器电极材料的电化学性能进行研究。

图1. 双壳层空心结构Zn-Co硫化物合成示意图

研究团队首先采用单宁酸作为刻蚀剂对Zn/Co-ZIF菱形十二面体进行化学刻蚀，获得具有yolk-shell结构的Zn/Co-ZIF。而后采用硫代乙酰胺作为硫化剂，对所获的的中间产物进行硫化处理，获得具有双壳层空心结构的Zn-Co硫化物。所合成的双壳层空心结构Zn-Co硫化物表现出了较高的比容量和稳定的循环特性，在1 A g^-1的电流密度下比容量高达1266 F g-1，同时，在10,000次充放电循环中保持了91%的起始容量。该工作证明了复杂空心结构在储能应用中的广阔前景。

图2. 双壳层空心结构Zn-Co硫化物结构与组成的表征

这一成果近期发表在《Angewandte Chemie International Edition》上，第一作者是新加坡南洋理工大学张鹏博士，通讯作者是楼雄文教授。

该论文作者为：Peng Zhang,Bu Yuan Guan, Le Yu, and Xiong Wen (David) Lou*

原文标题: Formation of Double-Shelled Zinc-CobaltSulfide Dodecahedral Cages from Bimetallic Zeolitic Imidazolate Frameworks forHybrid Supercapacitors

Angewandte Chemie International Edition, 2017, DOI: 10.1002/anie.201702649.

课题组主页

http://www.ntu.edu.sg/home/xwlou/

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