东北师大Angew：氢键有机框架提高水系锌离子电池的储H+性能

在新兴的水系锌离子电池（AZIBs）中，质子（H⁺）与Zn²⁺相比，具有摩尔质量最小和快速（去）配位动力学的特点，被认为是最理想的电荷载体。

图1. HOF-HATN的合成及表征

东北师范大学王恒国、朱广山、Fengchao Cui等首次开发了由二氨基三嗪分子修饰的六氮杂蒽（HOF-HATN）组装而成的氧化还原活性氢键有机框架（HOF），作为稳定的阴极寄存材料，用于提高AZIB中的H⁺储存。

研究显示，独特的氢网络促进了H⁺的传导和储存，而π-π堆积产生的层状超分子结构赋予了其稳健的结构稳定性。

图2. HOF-HATN的电化学性能

因此，HOF-HATN具有大容量（0.05 A g^-1时> 320 mAh g^-1）、高倍率能力（2 A g^-1时~130 mAh g^-1）和出色的循环稳定性（5 A g^-1时>10000次循环）。

此外，作者通过理论和实验结果证实，HOF-HATN可实现18e-储存，并提供339 mAh g^-1的理论容量，其中77%来自H⁺储存，23%来自Zn²⁺储存，这进一步证明了HOF-HATN对H⁺具有良好的亲和力和传输能力，可加速H⁺的储存。

这项工作的研究结果表明，新型HOF是一种很有前景的电极材料，具有很高的H⁺利用率，这将激励人们进一步探索和开发用于水系电池系统的氧化还原活性HOF。

图3. 电化学过程研究

Boosting H+ Storage in Aqueous Zinc Ion Batteries via Integrating Redox-Active Sites into Hydrogen-Bonded Organic Frameworks with Strong π-π Stacking. Angewandte Chemie International Edition 2023. DOI: 10.1002/anie.202314411

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