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Covalent Assembly of Two-Dimensional COF-on-MXene Heterostructures Enables Fast Charging Lithium Hosts
Advanced Functional Materials ( IF 18.5 ) Pub Date : 2021-04-16 , DOI: 10.1002/adfm.202101194
Dong Guo 1 , FangWang Ming 1 , Digambar B. Shinde 1 , Li Cao 1 , Gang Huang 1 , Chunyang Li 1 , Zhen Li 1 , Youyou Yuan 2 , Mohamed N. Hedhili 2 , Husam N. Alshareef 1 , Zhiping Lai 1
Advanced Functional Materials ( IF 18.5 ) Pub Date : 2021-04-16 , DOI: 10.1002/adfm.202101194
Dong Guo 1 , FangWang Ming 1 , Digambar B. Shinde 1 , Li Cao 1 , Gang Huang 1 , Chunyang Li 1 , Zhen Li 1 , Youyou Yuan 2 , Mohamed N. Hedhili 2 , Husam N. Alshareef 1 , Zhiping Lai 1
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2D heterostructured materials combining ultrathin nanosheet morphology, defined pore configuration, and stable hybrid compositions, have attracted increasing attention for fast mass transport and charge transfer, which are highly desirable features for efficient energy storage. Here, the chemical space of 2D–2D heterostructures is extended by covalently assembling covalent organic frameworks (COFs) on MXene nanosheets. Unlike most COFs, which are generally produced as solid powders, ultrathin 2D COF-LZU1 grows in situ on aminated Ti3C2Tx nanosheets with covalent bonding, producing a robust MXene@COF heterostructure with high crystallinity, hierarchical porosity, and conductive frameworks. When used as lithium hosts in Li metal batteries, lithium storage and charge transport are significantly improved. Both spectroelectrochemical and theoretical analyses demonstrate that lithiated COF channels are important as fast Li+ transport layers, by which Li ions can be precisely nucleated. This affords dendrite-free and fast-charging anodes, which would be difficult to achieve using individual components.
中文翻译：
二维 COF-on-MXene 异质结构的共价组装使锂主体能够快速充电
二维异质结构材料结合了超薄纳米片形态、明确的孔结构和稳定的混合成分，在快速传质和电荷转移方面引起了越来越多的关注，这是高效储能的非常理想的特征。在这里，2D-2D 异质结构的化学空间通过在 MXene 纳米片上共价组装共价有机框架 (COF) 来扩展。与通常以固体粉末形式生产的大多数 COF 不同，超薄 2D COF-LZU1 在胺化 Ti 3 C 2 T x上原位生长具有共价键的纳米片，产生具有高结晶度、分级孔隙率和导电框架的坚固 MXene@COF 异质结构。当用作锂金属电池中的锂主体时，锂的储存和电荷传输得到显着改善。光谱电化学和理论分析都表明，锂化 COF 通道作为快速 Li +传输层很重要，通过它可以精确地使 Li 离子成核。这提供了无枝晶和快速充电的阳极，这将很难使用单个组件实现。
更新日期：2021-06-18
中文翻译：
二维 COF-on-MXene 异质结构的共价组装使锂主体能够快速充电
二维异质结构材料结合了超薄纳米片形态、明确的孔结构和稳定的混合成分，在快速传质和电荷转移方面引起了越来越多的关注，这是高效储能的非常理想的特征。在这里，2D-2D 异质结构的化学空间通过在 MXene 纳米片上共价组装共价有机框架 (COF) 来扩展。与通常以固体粉末形式生产的大多数 COF 不同，超薄 2D COF-LZU1 在胺化 Ti 3 C 2 T x上原位生长具有共价键的纳米片，产生具有高结晶度、分级孔隙率和导电框架的坚固 MXene@COF 异质结构。当用作锂金属电池中的锂主体时，锂的储存和电荷传输得到显着改善。光谱电化学和理论分析都表明，锂化 COF 通道作为快速 Li +传输层很重要，通过它可以精确地使 Li 离子成核。这提供了无枝晶和快速充电的阳极，这将很难使用单个组件实现。
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