协同抑制奥斯特瓦尔德熟化作用与有机酸配体工程：用于制备微米级β-FeOOH纳米棒阵列，作为超高容量锂离子电池负极材料

《Small》：Synergistic Ostwald Ripening Suppression and Organic Acid Ligand Engineering for Micrometer-Scale β-FeOOH Nanorod Arrays as Ultrahigh-Capacity Lithium-Ion Battery Anodes

纳米材料通过精准控制自组装可实现超越离散结构的集体特性，而同步实现纳米尺度调控与宏观有序排列是重大挑战。本研究通过协同抑制Ostwald ripening和有机配体工程，在FeCl3水热水解过程中引入ZnCl2和辛酸，前者通过Zn2?/Fe3?竞争络合抑制纳米棒生长（<50 nm）并促进[ZnCl4]^2-复合物介导的定向自组装，后者通过表面配体工程实现大范围有序结构，最终获得平行排列的β-FeOOH纳米棒阵列，其Li?扩散/电荷转移效率显著提升，作为锂离子电池负极在1 A g?1下循环850次后仍保持2168.9 mAh g?1的高容量。

　　

摘要

纳米材料展现出与其块体对应物不同的独特物理化学性质，而可控的纳米粒子自组装能够实现超出单一纳米结构范围的集体效应。同时实现精确的纳米级控制与宏观结构有序排列仍然是一个重大挑战。本文提出了一种协同方法，结合了奥斯特瓦尔德熟化抑制技术和有机配体工程，成功制备出了微米级的β-FeOOH纳米棒阵列。在FeCl₃的水热水解过程中加入ZnCl₂和辛酸是关键。ZnCl₂通过竞争性Zn²⁺/Fe³⁺配位作用限制纳米棒的生长长度在50纳米以下，从而抑制奥斯特瓦尔德熟化过程；同时通过形成[ZnCl₄]^2?复合物促进纳米棒的方向性自组装，压缩电双层并增强粒子间的相互作用。辛酸则通过表面配体工程促进纳米棒的形成，形成大规模有序结构。这种平行排列的纳米棒结构具有更高的稳定性，并显著提升了Li⁺的扩散和电荷传输性能。作为锂离子电池的正极材料，该材料在1 A g^?1?1

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可向通讯作者索取。