目前，锂−硫电池（LSBs）仍然受到多硫化物（LiPSs）穿梭效应的严重阻碍，导致硫利用率低，寿命缩短等问题。具有定制的多孔结构和催化中心硫主体的优化设计有望解决这一问题。
基于此，广东工业大学黄少铭教授，Qi Zhang报道了发展了一种MOF衍生的层状结构，在外层具有丰富的Bi/Bi2O3异质结构，作为LSBs中有效的硫主体。所设计的硫主体具有比表面积大、强LiPSs亲和力、高电催化活性以及快速的电荷转移等优点。
文章要点
1）研究发现，在异质界面，Bi2O3提供了丰富的LiPSs吸附中心，而Bi通过催化中心保证了LiPSs的快速氧化还原反应。因此，基于Bi/Bi2O3@C@G-S电极组装的LSB能够有效地阻止LiPSs的穿梭，提高硫的利用率，从而提高了电池的性能。
2）实验结果显示，这种LSB在200次循环后具有1190 mAh g−1的高可逆性，0.2 C下的容量保持率为95%，1 C下1000次循环的超低衰减率为0.022%。此外，即使在8.1 mAh cm−2的高硫负载量下，6.6 mAh cm−2的高面积容量也可以保持100次以上。
这项研究提供了一种制备功能性硫主体材料的方法，即构建一种基于MOF的催化异质结构和层次化结构，有望极大地启发未来用于先进LSB的催化多孔正极材料的发展。
参考文献
Yingbo Xiao, et al, Constructing Heterogeneous Structure in Metal−Organic Framework-Derived Hierarchical Sulfur Hosts for Capturing Polysulfides and Promoting Conversion Kinetics, ACS Nano, 2021
DOI: 10.1021/acsnano.1c07820
https://doi.org/10.1021/acsnano.1c07820
