基于铜基普鲁士蓝类似物/碘复合阴极的耦合转化机制提升钠金属电池容量研究

《Journal of Colloid and Interface Science》：Trienzyme-like activities nanoreactor boosts tumor ferroptosis and mild photothermal therapy via gas/starvation synergy

本文创新性地构建了铜基普鲁士蓝类似物（PBAs）/碘复合阴极材料（NCI），通过铜-碘耦合转化机制有效抑制多碘化物穿梭效应，实现可逆氧化还原反应。研究表明该材料在0.1 A g?1电流密度下具有276.4 mAh g?1的高比容量，1000次循环后容量保持率达80.9%，为高性能钠金属电池的开发提供了新策略。

　　

Highlight

本研究通过铜基普鲁士蓝类似物（PBAs）与碘的复合构建新型阴极材料，利用PBAs的开放框架结构实现对碘的有效封装，并通过铜-碘耦合作用建立转化反应机制。密度泛函理论（DFT）模拟证实该复合过程是热力学自发过程。所组装的钠金属电池展现出优异的电化学性能。

材料

Na₄Fe(CN)₆·10H₂O（化学纯）购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司，CuSO₄·5H₂O（化学纯）购自天津河东红岩试剂厂，其他试剂包括NiSO₄·6H₂O、CoSO₄·7H₂O、活性炭、聚偏氟乙烯（PVDF）、碘单质（I₂）和N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）等均直接使用。

NC与NCI粉末的表征

首先采用简易沉淀法合成NC材料：将0.15 M的CuSO₄·5H₂O溶液（40 mL）滴加至0.1 M的Na₄Fe(CN)₆·10H₂O溶液（40 mL）中获得NC。随后将NC与碘粉末充分研磨混合，在80°C下回流12小时得到复合活性阴极材料（命名为NCI）。采用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、傅里叶变换红外光谱等技术对材料进行表征。

结论

本研究成功开发出新型铜基普鲁士蓝类似物（PBAs）/碘复合阴极材料（NCI），通过内部耦合转化机制显著提升钠金属电池的电化学性能。关键发现表明：铜基PBAs框架（NC）不仅能作为碘的理想载体抑制多碘化物穿梭，更通过铜-碘相互作用实现可逆氧化还原反应，为高性能储能材料设计提供了新思路。