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迄今为止，以最初的高熵合金和随后的高熵氧化物为代表的大量高熵材料已被应用于电化学储能和催化等领域。然而，高熵纳米普鲁士蓝类似物 (PBA) 尚未引起锂硫 (Li-S) 电池材料领域的关注。过去将 PBA 作为Li-S电池中的硫主体的研究较少，事实上，PBA作为Li-S电池的载体材料具有以下优点。首先，作为路易斯酸位点，金属中心与带负电的多硫化物阴离子具有良好的亲和力，从而防止多硫化锂的穿梭。其次，开放的框架结构可以通过孔限制效应来固定多硫化锂，并且缓解电池循环过程中的体积变化。第三，由于结构稳定，PBA的几何形状在离子插入过程中几乎没有变化，这进一步缓解了容量衰减问题。第四，这些化合物是通过使用水作为溶剂的简便且廉价的共沉淀方法构建的。最后，PBA是高度可调的，可以形成高熵材料，为实现优异的Li-S电池正极材料提供了更多可能。 在此，扬州大学庞欢教授团队构建了从二元到高熵的 PBA 库，探究了不同金属引入对配位环境、多硫化锂转化机理以及Li-S电池性能的影响。该团队基于五种金属阳离子（Mn2+、Co2+、Ni2+、Cu2+ 和 Zn2+）和 K3[Fe(CN)6]，通过简便的共沉淀法成功合成了 16 种具有均匀立方或球状形貌的二元到高熵的PBA（图1）。
图1：PBA的合成示意图以及形貌表征 同步辐射用来探究在 PBA 骨架中引入 Fe、Co、Ni、Cu、Mn 和 Zn 对结构的影响并判断它们的价态（图2）。由此证实了所有金属的成功引入以及高熵PBA的配位构型，其中Fe与C配位，Co、Ni、Cu、Mn、Zn都参与了N配位。 图2：PBA的价态以及配位环境表征。 二元，三元，四元，和高熵PBA作为硫载体来探究对Li-S电池的影响（图3）。不同扫速下的循环伏安测试说明高熵PBA具有更快的 Li+ 扩散速率和更快的多硫化物转化，电化学阻抗谱说明高熵PBA具有最小的电荷转移电阻，循环性能和倍率性能测试说明高熵PBA具有最好的Li-S电池性能。总之，电化学测试发现高熵PBA在Li-S电池中具有很大的应用潜力。 图3：二元、三元、四元和高熵PBA的Li-S电池性能评估。 另外，原位{attr}3225{/attr}表征发现高熵PBA电极保持更长的放电时间，显示出更高浓度的高阶多硫化物阴离子，说明高熵PBA能够实现快速的多硫化锂转化，也从而证实了高熵PBA性能优异的原因（图4）。 图4：高熵PBA作为硫载体的原位表征。 该工作为选择高熵PBA 作为硫主体材料以及合成其他 PBA 和 PBA 衍生物提供了实践指导。此外，研究结果表明，构建高熵材料是实现高性能 Li-S 电池的有效策略，这为构建具有强结合、高导电性、和快速的动力学的多功能硫主体提供了新的方向。 论文信息 High-Entropy Prussian Blue Analogues and Their Oxide Family as Sulfur Hosts for Lithium-Sulfur Batteries Meng Du, Pengbiao Geng, Chenxu Pei, Xinyuan Jiang, Yuying Shan, Wenhui Hu, Lubin Ni, and Huan Pang* 课题组网站： https://www.x-mol.com/groups/panghuan Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202209350
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