DOI:10.1016/j.nanoen.2020.104935
轉化型和合金型納米材料具有廣泛的電化學應用潛力，但嚴重的團聚和結構損壞阻礙了其作為堅固電極的成功應用。在這方面，需要二級基質來分離這種電活性材料并同時提供導電網絡。然而，在環境條件且沒有額外能量輸入的情況下，制備這種分層結構仍然是一項重大挑戰。本文報告了一種通用的同軸電紡絲輔助陰離子交換策略可在三維聚合物網絡內構建金屬-有機骨架（MOF）衍生的納米結構，該過程發生在室溫下的水溶液中，以同時進行成分和結構轉化。這種原位合成方法導致電活性材料的分散體系結構。作為概念應用的證明（例如鋰離子電容器），在碳納米纖維上合成了分散良好的MOF衍生CoSnx納米顆粒，并顯示出高能量、高速率和強大的Li+存儲能力。因此，這項工作有助于開發一種通用的MOF基成分和結構演變策略，以實現高性能電化學應用。
圖1.復合納米纖維膜的合成方案。（a）ZIF-67@PAN納米纖維膜的同軸靜電紡絲。（b）在環境條件下的陰離子交換過程，以2-MI被Sn（OH）62-代替為例。（c）隨后的退火工藝，將PAN轉化為碳納米纖維，并將CoSn（OH）6嵌入到分散良好的CoSnx納米粒子中。
圖2.陰離子交換過程后復合納米纖維的SEM圖像。ZIF-67@PAN浸入以下水溶液中：（a-b）Na2SnO3，（c-d）NH4VO3，（e-f）Na2MoO4，（g-h）Na2WO4。
圖3.CoSnx@CPAN納米纖維的組成和形態。（a）XRD光譜，（b）低倍SEM圖像，插圖是退火膜的照片，（c）高倍SEM圖像，（d）TEM圖像，（e）HRTEM圖像，插圖是所選區域的縮小FFT圖像，（f）STEM圖片，（g）C、（h）Co和（i）Sn元素的EDS映射結果。
圖4.CoSnx@CPAN的表征。（a）TGA曲線，（b）XPS全掃描光譜，（c）Co 2p和（d）Sn 3d的XPS軌道光譜。
圖5.CoSnx@CPAN的半電池性能（0.01-3.0 V，與Li/Li+相比）。（a）初始充放電曲線。（b）倍率容量結果。（c）不同電壓掃描速率下的CV曲線。虛線標記了負極峰值電流的位置，用于計算b值。（d）循環穩定性和庫侖效率。（e）在開路電勢和0.1-105 Hz以內的循環穩定性測試前后的EIS光譜。
圖6.以CoSnx@CPAN為負極、PDPC為正極的全電池性能（1.5-4.2 V）。（a）全電池LIC設備的示意圖，（b）來自三電極設備的CV曲線，（c）CV曲線，（d）GCD曲線，（e）Ragone圖，（f）在2 A g-1下的循環穩定性和庫倫效率。
