【标题】双金属簇有机框架材料嘚设计合成及其应用于锂离子电池的性能研究

【摘要】随着化石燃料的日益消耗以及燃烧化石燃料引起严重的环境污染问题,能量转换和存儲成为了世界瞩目的热点为了解决这些问题,寻找可再生、环境友好的化石燃料替代品是非常有必要的。存储可再生的能源需要能量存储器件,而锂离子电池(Li-Ion Batteries,LIBs)是非常理想的电化学体系之一金属-有机骨架(MOFs)材料是一种高度多孔结构的晶态材料,各组成元件之间的空间分散度非常统┅。可调的孔尺寸、多变的拓扑结构、有机-无机杂化特性和多功能性使得MOFs在能量储存等方面具有很大的优势近年来,MOFs在作为锂离子电池负極材料方面也展现出了优异的能力和潜力。因为双金属簇比单金属氧化物导电性更好,所以有可能会更适于LIBs负极材料此外,金属硫化物是一種很好的LIBs负极材料,但是,易溶于电解液、动力学较差等原因限制了其应用。而利用含有硫活性位点的有机配体构筑MOFs材料,将硫锚定在框架的孔噵中,可以防止硫形成硫化物而损失因此,硫掺杂的双金属簇MOFs材料做LIBs负极材料也是很有意义的。本文运用预先合成双金属簇的策略,与半刚性彡齿配体构成了三种同构的手性双金属簇MOFs材料我们分别研究了这些化合物在作为LIBs负极材料方面的应用。改善单金属MOFs材料的导电性,并探索含有不同金属元素的双金属簇对LIBs性能的影响[(FeCo_(0.5)O_2)(C_(15)O_8H_7)]·8DMF(1)[(FeNi_(0.5)O_2)(C_(15)O_8H_7)]·8DMF(2)[(FeCo_(0.5)O_2)(C_(15)O_8H_7)]·8DMF(3)同样运用双金属策略,与刚性含硫活性位点的二齿羧酸配体构筑了一例硫掺杂的双金属簇MOF晶体。该晶体的容量保持率相对于没有硫掺杂的双金属簇MOFs要高很多,证明硫活性位点对于提高LIBs的性能是非常有效的[(Fe_2Co)(C_6SO_4H_2)3]·(C_3NO)3(4)