提高电催化剂的本征催化活性被认为是抑制锂硫电池穿梭效应的“金标准”。如何暴露多硫化物的锚定和催化转化活性位点是本研究的方向。将0 D纳米粒子或2D纳米片组装成3D球形超结构是材料合成的问题之一。

在这里，山东大学徐立强教授通过一步硼化合成了衍生自金属有机骨架(MOF)纳米粒子的球形超结构二硼化铪。

文章要点

1）得益于其独特的超结构，所获得的HfB₂对多硫化物的转化表现出优异的催化活性。理论计算表明，5d Hf电子构型的强自旋-轨道耦合特性导致非金属原子的p轨道更接近费米能级，从而赋予阴离子氧化还原活性和非常规超导性。

2）这些优点使基于HfB2的硫正极能够在0.2 C和580 mAh g^-1时提供1433 mAh g^-1的高初始放电容量。硫负载量为12.8 mg cm^-2，电解液用量为4 μL mg⁻¹，面容量可达15.5 mAh cm⁻²。

这项工作为设计Li-S电池中涉及5d金属的超结构硼化物提供了新的认识。

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Bin Wang, et al, Hafnium Diboride Spherical Superstructure Born of 5d-Metal Hf-MOF-Induced p Orbital Activity of B Atom and Enhanced Kinetics of Sulfur Cathode Reaction, Adv. Energy Mater. 2023

DOI: 10.1002/aenm.202300590

https://doi.org/10.1002/aenm.202300590