不同于常規(guī)的通過物理方法或溶液自組裝制備炭包覆納米錫顆粒的方法，大連理工大學 精細化工國家重點實驗室陸安慧教授課題組最近創(chuàng)新性地提出了采用無溶劑法以納米二元金屬氧化物(ZnSnO3)為前驅體原位生長金屬有機骨架ZIF-8制備Sn@C復合材料的新策略。根據軟硬酸堿理論，2-甲基咪唑作為交界堿優(yōu)先與交界酸Zn2+結合生成ZIF-8，后續(xù)的熱解過程使ZIF-8轉變?yōu)楹膶щ娞烤W絡，ZnSnO3炭熱還原為納米錫顆粒和單質鋅，單質鋅由于熔點較低在高溫下動態(tài)揮發(fā)創(chuàng)造出豐富的孔隙，有利于離子和電子的傳輸。這種新的合成方法保證了復合材料中錫納米顆粒的高度分散，發(fā)達的孔隙結構和高氮含量(5.3 wt%)，從而可以有效緩解在嵌鋰過程中的體積膨脹和提高電導率。電池性能測試結果顯示制備的Sn@C復合材料在200 mA g-1的電流密度下，首次放電容量為1321 mA h g-1，首次庫倫效率高達80.1%。循環(huán)150次后容量保持為901 mA h g-1(電流密度為200 mA g-1) 和690 mA h g-1(電流密度為1 A g-1)。此外，這種合成方法可以擴展到制備其他材料如MnO@C復合材料，同樣展現優(yōu)異的電化學性能。相關研究成果最近以“Designed Synthesis of Nitrogen-richCarbon Wrapped Sn NanoparticlesHybrid Anode via in-situ Growthof Crystalline ZIF-8 on a Binary Metal Oxide”（“以二元金屬氧化物為基底原位生長ZIF-8設計合成錫/炭鋰電負極材料”）為題發(fā)表在Nano Energy2016, 19, 486–494（第一作者博士生程菲）。該研究工作得到了國家杰出青年基金和國家自然科學基金的資助支持。