【含金属COF材料】：金属配位的共价有机框架作为高级双功能宿主用于锂硫电池

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摘要：
南京大学金钟&左景林课题组等报道的本篇文章中（J. Am. Chem. Soc. 2024）报道了一种金属配位的3D共价有机框架（COF），即NiS4-TAPT，结合了镍-双(二硫代烯)和富含N-三嗪中心，可同时用作硫阴极和锂阳极的双功能宿主。NiS4-TAPT具有丰富的镍中心和N位点，可以极大增强多硫化物的吸附和转换。同时，Ni-双(二硫代烯)中心的存在使得锂在锂阳极均匀沉积，从而抑制锂枝晶的生长。该研究证明了将催化和吸附位点整合起来，优化了宿主材料与氧化还原中间体之间的化学相互作用，可能有助于合理设计金属配位的COF材料，用于高性能二次电池。

研究背景：
锂硫电池面临着多硫化物在阴极上的穿梭效应和锂金属阳极上锂枝晶生长的问题，其他学者通过设计硫宿主材料和引入电催化剂等方式尝试解决这些问题。本文作者通过将金属活性中心引入COF中，同时解决了多硫化物穿梭效应和锂枝晶生长的问题。

实验部分：
（1）合成了NiS4-TAPT和NiS4-TAPB两种COF，通过PXRD、FTIR等方法进行了结构表征；
（2）测量了两种COF的比表面积、孔径和电导率等性质，并与其他COF材料进行了比较；
（3）在对称电池和光电化学测试中研究了NiS4-TAPT对多硫化物的吸附和转化效果；
（4）结合锂金属制备了Li@NiS4-TAPT阳极，并测试了其引导锂沉积的能力

分析测试：
（1）NiS4-TAPT具有较高的比表面积（260.6 m2 g–1）和电导率（4.32 × 10–6 S m–1）；
（2）在CV和EIS测试中，NiS4-TAPT表现出更好的多硫化物转化和锂沉积性能；
（3）完整的Li-S电池中，使用NiS4-TAPT作为双功能宿主，实现了更高的比容量（966.3 mAh g–1）和稳定的循环性能；

总结：
NiS4-TAPT作为双功能宿主材料在锂硫电池中具有优秀的性能表现；该研究为金属配位的COF材料在二次电池领域的应用提供了新思路

展望：
进一步探索NiS4-TAPT在锂硫电池中的应用潜力，包括更深入的机理研究和性能优化

Metal-Coordinated Covalent Organic Frameworks as Advanced Bifunctional Hosts for Both Sulfur Cathodes and Lithium Anodes in Lithium–Sulfur Batteries
文章作者：Sen Lv, Xingkai Ma, Siwen Ke, Yaoda Wang, Tianrui Ma, Shuai Yuan, Zhong Jin*, and Jing-Lin Zuo*
DOI：10.1021/jacs.4c01620
文章链接：https://doi.org/10.1021/jacs.4c01620