J. Am. Chem. Soc.: PTO基COF用于锂离子电池正极

小学生

2022-05-20

共价有机框架材料（Covalent Organic Framework, COF）因其多孔性和结构可设计性强而被用于催化和储能等多个领域。遗憾的是目前报道的大多数COF材料在用作正极时其活性位点密度和活性位点利用率均较低。近日，英国利物浦大学Alex R. Neale， Marc A. Little, Laurence J. Hardwick和Andrew I. Cooper教授等人制备了一种以芘-4,5,9,10-四酮为活性单元的COF材料PT-COF。PT-COF中四酮活性单元的四个羰基均有氧化还原活性，因此有望实现高比容量。

本文要点

1)   作者制备了一种以噻嗯环为连接单元的COF材料芘-4,5,9,10-四酮为活性单元的COF材料PT-COF。为了提高活性位点利用率，作者将其与碳纳米管（CNT）进行复合，形成复合材料PT-COFX（X为CNT在复合材料中的质量百分数）；

2)   PT-COF50材料在200 mA/g电流密度下可释放出280 mAh/g比容量，是锂电池COF正极材料中容量最高的，活性位点利用率高达98%。在2000 mA/g电流密度下循环3000周容量保持率为82%；

3)   作者使用原位拉曼光谱研究了活性材料在充放电过程中的分子结构变化。

本文亮点在于使用原位拉曼光谱对活性物质的氧化还原机理进行解释。

参考文献：

H. Gao, et al. A Pyrene-4,5,9,10-Tetraone-Based Covalent Organic Framework Delivers High Specific Capacity as a Li-Ion Positive Electrode, J. Am. Chem. Soc., 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c02196

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c02196?ref=PDF