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Shape‐Assisted 2D MOF/Graphene Derived Hybrids as Exceptional Lithium‐Ion Battery Electrodes
Advanced Functional Materials ( IF 18.5 ) Pub Date : 2019-07-23 , DOI: 10.1002/adfm.201902539 Kolleboyina Jayaramulu 1, 2 , Deepak P. Dubal 3 , Andreas Schneemann 1, 4 , Václav Ranc 2 , Cecilia Perez‐Reyes 2 , Jana Stráská 2 , Štěpán Kment 2 , Michal Otyepka 2 , Roland A. Fischer 1 , Radek Zbořil 2
Advanced Functional Materials ( IF 18.5 ) Pub Date : 2019-07-23 , DOI: 10.1002/adfm.201902539 Kolleboyina Jayaramulu 1, 2 , Deepak P. Dubal 3 , Andreas Schneemann 1, 4 , Václav Ranc 2 , Cecilia Perez‐Reyes 2 , Jana Stráská 2 , Štěpán Kment 2 , Michal Otyepka 2 , Roland A. Fischer 1 , Radek Zbořil 2
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Herein, a novel polymer‐templated strategy is described to obtain 2D nickel‐based MOF nanosheets using Ni(OH)2, squaric acid, and polyvinylpyrrolidone (PVP), where PVP has a dual role as a structure‐directing agent, as well as preventing agglomeration of the MOF nanosheets. Furthermore, a scalable method is developed to transform the 2D MOF sheets to Ni7S6/graphene nanosheet (GNS) heterobilayers by in situ sulfidation using thiourea as a sulfur source. The Ni7S6/GNS composite shows an excellent reversible capacity of 1010 mAh g−1 at 0.12 A g−1 with a Coulombic efficiency of 98% capacity retention. The electrochemical performance of the Ni7S6/GNS composite is superior not only to nickel sulfide/graphene‐based composites but also to other metal disulfide–based composite electrodes. Moreover, the Ni7S6/GNS anode exhibits excellent cycle stability (≈95% capacity retention after 2000 cycles). This outstanding electrochemical performance can be attributed to the synergistic effects of Ni7S6 and GNS, where GNS serves as a conducting matrix to support Ni7S6 nanosheets while Ni7S6 prevents restacking of GNS. This work opens up new opportunities in the design of novel functional heterostructures by hybridizing 2D MOF nanosheets with other 2D nanomaterials for electrochemical energy storage/conversion applications.
中文翻译：
形状辅助2D MOF /石墨烯衍生的杂化物作为出色的锂离子电池电极
在本文中，描述了一种新颖的聚合物模板化策略，该方法使用Ni（OH）2，方酸和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）获得二维镍基MOF纳米片，其中PVP兼具结构导向剂的双重作用，以及防止MOF纳米片的团聚。此外，开发了一种可扩展的方法，通过使用硫脲作为硫源进行原位硫化，将2D MOF片材转变为Ni 7 S 6 /石墨烯纳米片材（GNS）异质双分子层。Ni 7 S 6 / GNS复合材料在0.12 A g -1下显示出1010 mAh g -1的优异可逆容量，库仑效率为98％的容量保持率。Ni 7的电化学性能S 6 / GNS复合材料不仅优于硫化镍/石墨烯基复合材料，而且还优于其他基于金属二硫化物的复合电极。此外，Ni 7 S 6 / GNS阳极具有出色的循环稳定性（2000次循环后≈95％的容量保持率）。这种出色的电化学性能可归因于Ni 7 S 6和GNS的协同作用，其中GNS用作支撑Ni 7 S 6纳米片的导电基质，而Ni 7 S 6防止重新堆叠GNS。这项工作通过将2D MOF纳米片与其他2D纳米材料混合用于电化学能量存储/转换应用，为新颖的功能异质结构的设计开辟了新的机遇。
更新日期：2019-07-23
中文翻译：
形状辅助2D MOF /石墨烯衍生的杂化物作为出色的锂离子电池电极
在本文中，描述了一种新颖的聚合物模板化策略，该方法使用Ni（OH）2，方酸和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）获得二维镍基MOF纳米片，其中PVP兼具结构导向剂的双重作用，以及防止MOF纳米片的团聚。此外，开发了一种可扩展的方法，通过使用硫脲作为硫源进行原位硫化，将2D MOF片材转变为Ni 7 S 6 /石墨烯纳米片材（GNS）异质双分子层。Ni 7 S 6 / GNS复合材料在0.12 A g -1下显示出1010 mAh g -1的优异可逆容量，库仑效率为98％的容量保持率。Ni 7的电化学性能S 6 / GNS复合材料不仅优于硫化镍/石墨烯基复合材料，而且还优于其他基于金属二硫化物的复合电极。此外，Ni 7 S 6 / GNS阳极具有出色的循环稳定性（2000次循环后≈95％的容量保持率）。这种出色的电化学性能可归因于Ni 7 S 6和GNS的协同作用，其中GNS用作支撑Ni 7 S 6纳米片的导电基质，而Ni 7 S 6防止重新堆叠GNS。这项工作通过将2D MOF纳米片与其他2D纳米材料混合用于电化学能量存储/转换应用，为新颖的功能异质结构的设计开辟了新的机遇。
京公网安备 11010802027423号