华科王成亮&南大马晶EES：N/S共螯合促进π-d共轭配位聚合物中的钠存储

新兴的π-d共轭配位聚合物 (CCPs) 在过去几年中因各种应用而受到广泛关注。然而到目前为止，几乎所有报道的CCPs都是基于单一种类的螯合原子（例如N、S、O和Se），只有少数工作关注杂螯合原子的共存。

图1. N和S作为共轭配位聚合物中的共螯合原子的分子设计

在此，华中科技大学王成亮教授、南京大学马晶教授等人首次报道了两种用于钠离子电池（SIB）的Ni基CCP: Ni-DTA（DTA: 二硫代草酰胺）和Ni-DABDT（DABDT: 2,5 二氨基-1,4-苯二硫醇），其中N和S作为共螯合原子。

与仅以N或S作为螯合原子的对应物相比，N和S的共存导致CCP具有高导电性、高容量、优异的循环性能和倍率性能。具体而言，Ni-DTA在 0.2 A g^-1时的容量为492 mAh g^-1，对应于每个重复单元的三电子转移；而Ni-DABDT电极在0.2 A g^-1时提供517 mAh g^-1的容量，这是指每单位近四个电子的转移。

图2. Ni-DTA和Ni-DABDT的共振结构及其电荷存储机制

此外，Ni-DTA电极在2 A g^-1时具有容量保持率为83%的优异倍率性能，即使经过800次循环后容量仍保持在382 mAh g^-1，容量保持率为93.2%。同样，Ni-DABDT电极在2 A g^-1时的容量为374 mAh g^-1，2000次循环后仍达到310 mAh g^-1，容量保持率为82.9%。

作者还开发了一种定量分析电子转移数的滴定方法，结合容量、理论计算和表征，清晰地揭示了它们不同的电荷存储机制。这些结果加深了对CCP的理解，并将刺激对具有杂螯合原子的CCP用于高性能SIB和其他各种应用的进一步研究。

图3. Ni-DABDT的电化学性能

Hetero-chelation boosting sodium storage in π-d conjugated coordination polymers, Energy & Environmental Science 2021. DOI: 10.1039/D1EE02414K

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华科王成亮&南大马晶EES：N/S共螯合促进π-d共轭配位聚合物中的钠存储

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