近十年来，非质子型Li-O₂电池因其高理论能量密度而受到人们广泛关注，但由于其缓慢的正极阴极反应动力学和大电压滞后而受到严重阻碍。金属有机骨架（MOFs）作为一种新型的具有金属结点与有机配体结合的多功能平台，已被证明可作为非质子型Li-O₂电池高效电催化剂，可以同时提供高放电容量和适度的充电动力学。合理的二维/一维导电MOFs的设计和合成可以快速地进行电子转移，暴露活性表面和不饱和的金属中心，这有望增加活性中心的数量，从而提高电催化活性。

近日，南开大学李福军教授报道了将导电镍儿茶酸盐骨架（Ni^II-NCF）纳米线阵列的部分Ni²⁺金属中心（T_2g⁶e_g²）的自旋态调节为高价的Ni³⁺（T_2g⁶e_g¹）。

文章要点

1）研究发现，自旋态调节使Ni^III-NCF中镍-氧共价态增强，促进了镍中心与氧吸附体之间的电子交换，加速了氧氧化还原动力学。此外，Ni³⁺与中间体LiO₂的高亲和力促进了放电时Ni^III-NCF纳米线之间空隙中纳米片状Li₂O₂的形成。

2）实验结果显示，基于Ni^III-NCF的Li-O₂电池具有显著降低的放电/充电电压间隙、优异的倍率性能以及超过200次循环的长循环稳定性。

这项工作突出了电子自旋态对氧化还原动力学的控制作用，对于研究锂电池等电催化剂的电子结构调控具有重要意义。

参考文献

Qingliang Lv, et al, Spin-State Manipulation of Two-Dimensional Metal-Organic Framework with Enhanced Metal-Oxygen Covalency for Lithium-Oxygen Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2021

DOI: 10.1002/anie.202114293

https://doi.org/10.1002/anie.202114293