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鋰硫（Li-S）電池中共價有機骨架 (COF) 的催化在很大程度上受到弱化學相互作用和低電導率的阻礙。目前很少有研究涉及COF材料在Li-S電池中的催化性能的基本理解，并且合成高效COF負載電催化劑的一般標準也沒有得到解決。

北理/華理ACS Energy Lett.: 高導電COF@CNT電催化劑促進鋰硫電池中的多硫化物轉化

在此，北京理工大學陳人杰教授以及華東理工大學鈕東方副教授、安書浩等人在碳納米管（CNT）表面上原位制造了一種新型的基于二酮吡咯并吡咯 (DPP) 的COF（Py-DPP-COF），以通過其高導電性和與LiPS的強化學相互作用來揭示電催化活性。

通過引入適當含量的CNT（66 wt%），可以最大限度地提高DPP-COF 的電催化活性。

圖1. COF@CNTs的理化參數

作者通過DFT計算、XPS、FTIR和拉曼等分析表明，DPP部分可以介導由 C=O/C-O鍵合轉化所貢獻的多硫化物的轉化。

因此，改進后的鋰硫電池在1000 次循環后顯示出0.042%的衰減率，并在10 mg cm^-2硫負載和貧電解液（E/S = 5）下實現了8.7 mAh cm^-2的理想容量。這項工作為設計用于實用Li-S電池和其他電化學儲能設備的功能性無金屬 COF/碳催化劑提供新的視角。

圖2. 鋰硫電池的電化學性能

A Highly Conductive COF@CNT Electrocatalyst Boosting Polysulfide Conversion for Li-S Chemistry, ACS Energy Letters 2021. DOI: 10.1021/acsenergylett.1c00943

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