FunMat课题组在Microporous and Mesoporous Materials发表锂硫电池正极材料论文

FunMat课题组近日在Microporous and Mesoporous Materials（影响因子4.551）上发表了氮掺杂中空碳纳米颗粒集成的碳纤维用于高性能锂硫电池材料研究：N-doped Hollow Carbon Nanoparticles Encapsulated Fibers Derived from ZIF-8 Self-sacrificed Template for Advanced Lithium-Sulfur Batteries（全文https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2021.111000）。该论文以华中科技大学环境科学与工程学院为第一通讯单位，武龙胜博士研究生为第一作者，胡敬平教授（http://ese.hust.edu.cn/info/1215/2759.htm）为通讯作者。

锂硫电池中硫正极虽然具有很高的理论容量（1675 mAh/g），但是较低的导电性以及放电过程中中间产物的溶解损失致使电池性能不够理想。一维多孔碳纤维材料具有良好的导电性和机械强度，在锂硫电池正极材料领域得到了广泛的关注，但是利用传统的模板法以及多步活化的方法来制备多孔碳纤维过程繁琐，而且操作危险，探究简单方便的碳纤维合成改性技术具有十分重要的意义。金属有机骨架化合物因为具有较高的比表面积在能源与环境领域得到了广泛应用，以其为原料来制备一系列功能化的衍生材料也具有良好的应用前景。

该论文以一种金属有机骨架化合物ZIF-8为模板，通过静电纺丝和高温炭化技术制备出了氮掺杂中空碳纳米颗粒集成的多孔碳纤维材料。SEM和TEM表征发现高温炭化后纤维中的ZIF-8原位转化成了中空碳纳米颗粒。该材料具有较大的比表面积和孔体积，有利于吸附多硫离子，同时缓解电池充放电过程中的体积膨胀，吸附实验表明该材料能够显著提高多硫离子吸附能力，DFT计算也发现氮原子的掺杂能够通过化学结合作用进一步固定多硫离子。相比于该领域其它类似的碳纤维材料，该材料在用作锂硫电池硫电极载体时，能够显著提高电池的倍率性能和循环稳定性。本论文为快速简便制备多孔碳纤维用于高性能锂硫电池正极载体提供了一种新方法。

FunMat课题组（http://funmat.ese.hust.edu.cn/）长期致力于固废资源化、储能材料、环境催化的研究，欢迎有意于该领域研究的同学报考课题组的硕士和博士研究生，也欢迎对本论文感兴趣的同学下载阅读并引用该论文。