晶格应变调控的La2Ce2O7/rGO复合隔膜助力高性能锂硫电池

本文系统阐述了通过晶格应变工程设计的La2Ce2O7/rGO（还原氧化石墨烯）复合隔膜修饰层在锂硫（Li-S）电池中的应用。该材料源于La/Ce双金属有机框架（MOF），其独特的协同作用（La3+/Ce4+）诱导晶格畸变，产生丰富催化活性位点，能选择性吸附多硫化物（LiPSs），加速转化动力学并抑制穿梭效应，同时介孔结构促进锂离子（Li+）快速传输，显著提升电池比容量（0.2C下1264.4 mAh g?1）和循环稳定性（100次循环后容量保持率75.5%），为稀土基电催化剂在高能量密度电池中的应用提供了新策略。

　　

亮点

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  通过一步煅烧La/Ce-MOF前驱体，成功合成了具有高度晶格应变的棒状La₂Ce₂O₇双金属氧化物。
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  La₂Ce₂O₇与还原氧化石墨烯（rGO）复合后，作为功能隔膜修饰层应用于锂硫（Li-S）电池。
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  La³⁺和Ce⁴⁺之间的协同作用诱导产生显著的晶格畸变，从而产生了大量的催化活性位点。
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  该复合材料对多种多硫化物（LiPSs）表现出选择性吸附能力。
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  这种结构特性加速了多硫化物的转化，并有效抑制了穿梭效应。
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  La₂Ce₂O₇的介孔结构促进了锂离子（Li⁺）的快速传输，从而降低了极化。
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  得益于这些优势，采用La₂Ce₂O₇/rGO修饰隔膜的锂硫电池表现出优异的电化学性能。

结果与讨论

复合材料合成过程如图1a所示。通过X射线衍射（XRD）验证了La/Ce-MOF和La₂Ce₂O₇的成功合成。如图1b所示，La/Ce-MOF的衍射图谱与标准卡片（JCPDS 04–023-1746）吻合良好，证明了MOF的成功合成。煅烧后，样品的XRD图谱（图1c）显示出La₂Ce₂O₇的特征衍射峰，与参考卡片（JCPDS 04–012-6396）一致，峰位于...

结论

总之，我们通过一步热解La/Ce-MOF前驱体，合成了一种具有高度晶格应变的棒状La₂Ce₂O₇双金属氧化物。将该氧化物与还原氧化石墨烯（rGO）复合，形成La₂Ce₂O₇/rGO复合材料，作为锂硫（Li-S）电池的隔膜修饰层。采用该修饰隔膜的锂硫电池在0.2C倍率下实现了1264.4 mAh g^?1的初始比容量，100次循环后容量保持率为75.5%。在1C倍率下，初始容量达到1092.6 mAh g^?1，并且...