自编织碳网络：MOF晶体热解的小尺寸效应
近日，华东师范大学的胡鸣课题组与南京大学、日本物质结构研究机构、澳大利亚科廷大学的研究人员开展合作，首次报道了金属有机框架化合物晶体（MOFs）的介观尺寸效应——小尺寸ZIF-67热解过程中的自编织现象。研究发现，小于100 nm的ZIF-67颗粒在惰性气体中热分解时，会自编织形成三维碳网络。而微米级ZIF-67晶体热解后的产物则为碳颗粒，无编织现象。经分析认为，ZIF-67晶体在热解过程中会形成钴纳米晶（直径约为5–9 nm）。纳米尺寸样品表层的钴纳米晶易发生迁移，成为不同碳颗粒间的桥梁诱导三维碳网络的形成。
图1. MOF热解的小尺寸效应示意图
他们将三维碳网络用作钾离子电池的电极时发现，以三维碳网络为电极的半电池内阻远小于以碳颗粒为电极时的内阻。这一结果显著提高了钾离子电池的充放电循环稳定性，三维碳网络的钾离子电池在500次循环之后还能保持75%的容量，平均每圈衰减0.05%。该结果优于已有报道的碳基材料。相比之下，多孔碳颗粒在500圈之后的容量保持率只有10%。该研究成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition 上，第一作者是博士生张伟。
图2. 三维碳网络组装的钾离子半电池循环稳定性测试结果
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