锂硫（Li-S）电池具有高的理论比容量和成本效益，被认为是有前景的下一代储能装置。然而，硫正极缓慢的氧化还原动力学和多硫化物的穿梭效应导致Li-S电池库仑效率低、倍率性能差和有限的循环寿命。为解决上述问题，许多碳基材料、过渡金属氧化物和硫化物等被广泛用作硫宿主来固定多硫化物，并促进其转化动力学。但大多数硫宿主存在导电性差和活性吸附位点有限等问题，导致硫利用率低、正极反应动力学缓慢和容量衰减快。构建具有丰富高催化活性位点的新型硫宿主对于高比能Li-S电池意义重大。

近日，香港城市大学楼雄文教授团队设计合成了一种ZnCo基双金属有机框架纳米盒（ZnCo-MOF NBs），作为Li-S电池的多功能硫宿主。中空纳米结构可以提供足够的内部空间负载硫，并容纳硫的体积膨胀。ZnCo-MOF NBs上原子分散的Co-O₄位点表现出对多硫化物的强吸附能力，并提升多硫化物的转化反应动力学和抑制穿梭效应。因此，ZnCo-MOF/S正极表现出高的可逆放电容量，优异的倍率性能和循环性能。

ZnCo-MOF NBs的合成采用阳离子和配体交换反应。首先，采用单宁酸（TA）对ZIF-8立方体进行刻蚀得到TA-Zn纳米盒，再通过和Co²⁺进行离子交换得到TA-ZnCo纳米盒。最后与2, 3, 6, 7 10 11-六羟基三苯（HHTP）之间进行配体交换后，得到ZnCo-MOF NBs。FESEM和TEM图像表明得到空心结构的ZnCo-MOF NBs，HAADF-STEM和元素分布图表明C、O、Zn、Co元素的均匀分布。

XANES光谱和XPS谱表明ZnCo-MOF NBs上存在Zn^δ+ (0 < δ < 2)和Co^δ+(0 < δ < 3)，EXAFS光谱的拟合表明Co-O和Zn-O的配位数大约是4。小波变换图像进一步表明ZnCo-MOF NBs上存在原子级分散的Co-O和Zn-O物种。

ZnCo-MOF NBs的空心结构能够限制多硫化物的不利扩散，原子分散的Co-O₄位点可以显著加速正极上多硫化物的转变过程。得益于上述的结构优势，ZnCo-MOF/S正极在0.1 C的电流密度下释放出1076 mAh g^-1的容量，在0.5 C的电流密度下循环寿命达到300圈，每个循环的容量衰减低至0.048%，并且库仑效率稳定高于98%。

此外，多硫化物的吸附实验以及对应XPS分析表明ZnCo-MOF NBs与Li₂S₆之间强的相互作用。DFT计算结果表明ZnCo-MOF NBs可以显著提升Li-S电池充放电过程中的反应动力学。