أكاسيد الفاناديوم المسامية المستمدة من الإطارات العضوية المعدنية لتطبيق بطاريات أيونات الصوديوم

تُعد أكاسيد الفاناديوم ذات الهيكل الطبقي مرشحين واعدين لكل من بطاريات أيونات الليثيوم وبطاريات أيونات الصوديوم (SIBs). تُعتبر طريقة القالب الذاتي، التي تتضمن تحويل الإطارات العضوية المعدنية (MOFs) إلى أكاسيد معدنية مسامية، طريقة جديدة وفعالة لتحقيق أداء كهربائي كيميائي مرغوب فيه. في هذه الدراسة، تم تحضير أكاسيد الفاناديوم المسامية على شكل شوتل (مثل V2O5، V2O3/C) بنجاح باستخدام MIL-88B (V) كمواد مسبقة مع عملية تكليس محددة. كدليل على إمكانية التطبيق، تم استخدام V2O3/C المسامي المُعد كمواد أنود لبطاريات أيونات الصوديوم. أظهر V2O3/C المسامي على شكل شوتل، والذي كان له هيكل طبقي متأصل مع سلوك معدني، خصائص كهربائية كيميائية ممتازة. تم تحقيق سعات معدلات ملحوظة قدرها 417، 247، 202، 176، 164، و149 مللي أمبير·ساعة·غ−1 عند كثافات تيار تبلغ 50، 100، 200، 500، 1,000، و2,000 مللي أمبير·ساعة·غ−1، على التوالي. تحت النظام الدائري عند 2 أمبير·ساعة·غ−1، وصلت السعة التفريغ المحددة إلى 181 مللي أمبير·ساعة·غ−1، مع معدل انخفاض منخفض في السعة قدره 0.032% لكل دورة بعد 1,000 دورة. أظهرت نتائج حسابات نظرية الكثافة الوظائفية أن أيونات الصوديوم تفضل احتلال مساحات التداخل بدلاً من داخل كل طبقة في V2O3. من المثير للاهتمام أن الهيكل الطبقي الخاص مع هيكل روابط على شكل دمبل V–V وسلوك معدني تم الحفاظ عليه بعد إدخال أيونات الصوديوم، وهو ما كان مفيدًا لأداء الدورة. نعتقد أن مادة MOF المسبقة من MIL-88B (V) يمكن استخدامها لتخليق مواد مسامية قائمة على الفاناديوم لأغراض متنوعة.