近日，我院新能源中心本科生陈诗昂在国际能源类期刊Journal of Power Sources（二区TOP，IF：8.1）上发表题为“Metal-ligand-regulated microstructural transformation of Ni2(dhtp) from prickly flowers to fusiform crystals realizing enhanced lithium storage” 的论文。2020级本科生陈诗昂为第一作者，指导老师胡小诗为通讯作者，第一通讯单位为bob电竞ios 。
据悉，这是陈诗昂本科在校期间以第1作者发表的第二篇高质量学术期刊论文。目前，陈诗昂同学已推免至南京师范大学化学与材料科学学院国家“万人”科学家团队，研一在读，继续攻关新能源电池技术领域。
研究介绍了一种Ni2(dhtp) MOF的定向微观结构转变范例，该范例采用了一种精巧而简便的金属-配体调控策略，以操控MOF的成核与生长过程，进而实现了锂存储性能的显著提升。对该转变机制的深入探究揭示，通过调整金属与连接基团浓度的相对比例，可以有效抑制不同尺寸变体晶体的生长成核。特别地，优选出一种纺锤形晶体作为代表性样品，其展现出卓越的结构特性。在电化学循环过程中，Ni离子和有机dhtp4-配体的可逆直接参与，赋予了该样品高可逆容量（可容纳10个Li+）、高初始库仑效率、优异倍率性能（在1A g-1条件下循环）以及长寿命（可达250次循环）等突出优势。本研究成果为“晶体工程”定制MOF在能源存储与转换领域的应用开辟了新的令人期待的可能性。
图1.（a-h）Ni2(dhtp) MOFs的扫描电镜照片，其镍盐/配体比例逐渐降低，分别为7:1、6:1、5:1、4:1、3:1、2:1、1:1和1:2。（i）Ni2(dhtp)从棘花状到纺锤状晶体的微观转变示意图。
通过降低溶液中金属/配体比例，抑制成核，成功观察到了Ni2(dhtp)MOF从棘球花转变为纺锤形晶体的定向微观结构转变。
图2.（a-c）Ni2(dhtp)负极在100/500/1000 mA g−1下的循环性能及相应的库仑效率。（d-f）初始循环中库仑效率比较放大图。(g，h）不同电流速率下Ni2(dhtp)电极的放电/充电曲线。（i）Ni2(dhtp)电极在100 mA g−1至1200 mA g−1不同电流速率下的倍率性能。
与棘花结构相比，所得的特殊纺锤形晶体具有结构优势（更高的比表面积、良好的纹理和稳定的3D结构），在锂离子电池中应用时，它实现了更高的初始库仑效率、显著的倍率（1 A g−1循环）和循环寿命（250次循环）。
图3. Ni2(dhtp)-1:1负极充放电前后（a）Ni元素的高分辨率XPS光谱和（b）FT-IR光谱比较。（c）Ni2(dhtp)-1:1中dhtp4-配体与锂离子配位的可能氧化还原机制和锂化-去锂化位点。锂离子随着Ni2+的还原插入到COO−、O-和苯环中。
电化学反应机制研究表明，有机配体和Ni2+中心均参与电荷存储，从而实现10电子高容量存储。
该成果得到了浙江省自然科学基金、国家自然科学基金、国家级大学生创新创业训练计划和浙江省新苗人才计划的支持。
论文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775324019670?dgcid=author