长春应化所实现以MOF为模板制备新型锂离子电池负极材料
更新日期：2015-06-10 纳米多孔金属有机骨架化合物（MOF）具有孔径可调、大比表面积、骨架结构多样性、表面可修饰等优点，被广泛用于吸附和分离、多相催化、金属纳米粒子的载体和模板以及微反应器等方面。在制备新颖结构MOF的同时，MOF作为模板进而合成锂离子电池负极材料是一个富有挑战的研究方向，如何有效合成该类材料并提高其导电性，是其用于锂离子电池负极的关键。
近年来，中国科学院长春应用化学研究所稀土资源利用国家重点实验室轻金属&电池材料组，在MOF模板合成锂离子电池负极材料方面取得研究进展，合成了一系列过渡金属氧化物及其复合材料。该类材料具有高的放电比容量和良好的循环稳定性。研究人员发现，采用共沉淀技术可以有效地将金属阳离子吸附到富有含氧基团的碳纳米管表面，加入有机配体溶液后，配体与碳纳米管表面的金属离子配位形成MOF晶核，晶核生长成为MOF晶体，最终将碳纳米管原位嵌入到MOF中。经过热处理后，可制备出新型结构的多金属氧化物纳米复合材料（如图）。
该类纳米复合材料在0.01-3.0 V电压范围，以100 mAg-1电流密度充放电100次后，比容量稳定在813 mAhg-1以上；当充放电流密度为1000 mAg-1时，比容量仍高达514 mAhg-1，显示出优良的电化学储能特性。
相关研究结果发表在ACS Nano, 2015, 9, 1592-1599；Nanoscale, 2014, 6, 5509-5515；J. Mater. Chem. A, 2014, 2, 8048-8053 和Chem. Eur. J., 2014, 20, 11214-11219等学术期刊上。
图：MWCNTs/Co3O4制备过程及电化学性能
（来源：中科院长春应用化学研究所 http://www.ciac.jl.cn/xwzx/kyjz/201506/t20150608_4369975.html）