随着能源存储技术的迅速发展，钠金属负极因其高理论比容量和低氧化还原电位而成为研究的热点。然而，钠金属负极在充放电过程中存在体积膨胀、枝晶生长和低库仑效率等问题，这些问题严重限制了钠金属电池的商业化进程。在此，北京化工大学贾晓龙、周继升等人开发了一种基于低熔点金属-有机磷酸盐框架（MOPFs）前驱体的MOFs熔融发泡策略，用于制备具有超细金属活性中心的碳泡沫。通过使用1,3,5-三氮杂-7-磷杂金刚烷（PTA）作为配体和Ni(NO3)2作为金属中心，设计了Ni/PTA-MOPFs，其熔点显著低于200°C。这些MOPFs可以很容易地转化为NiSA/QD@CF。研究显示，NiSA/QD@CFs作为钠金属负极时，其泡沫结构能够调节金属钠优先在孔内沉积，而Ni单原子和量子点则协同增强钠的吸收。因此，NiSA/QD@CF电极在对称电池中展现出稳定的循环性能，即使在100 mA/cm²、100 mAh/cm²和100%放电深度下，也能保持低滞后电压98 mV，并能稳定循环1000小时。总之，该工作通过MOFs熔融发泡策略成功设计并制备了一种新型的功能性碳泡沫材料NiSA/QD@CFs，用于钠金属负极。这种材料具有独特的三维互联大孔结构和丰富的镍单原子/量子点活性位点，能够有效调节金属钠的沉积行为，降低实际电流密度，并实现均匀的孔内钠镀覆。实验结果表明，NiSA/QD@CFs在100 mA/cm²、100 mAh/cm²和100%放电深度下展现出极低的滞后电压和卓越的循环稳定性，为钠金属负极的研究提供了新的思路。此外，作者还深入探讨了NiSA/QD@CFs的熔融发泡机制，发现高退火速率有助于降低发泡过程的能量势垒并增强热解焓变，从而促进MOFs的发泡。因此，该工作不仅为MOFs基碳泡沫的制备提供了一种新方法，也为能源存储和转换领域中高性能材料的开发提供了重要的指导。图2. NiSA/QD@CFs上钠镀覆的电子结构演变和DFT计算Utilizing MOFs Melt-Foaming to Design Functionalized Carbon Foams for 100% Deep-Discharge and Ultrahigh Capacity Sodium Metal Anodes, ACS Nano 2024 DOI: 10.1021/acsnano.4c14884【高端测试，找华算】🏅 同步辐射 全球机时，三代光源，随寄随测！最快一周出结果，保证数据质量！
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