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近日，化材學(xué)院化學(xué)學(xué)科新能源材料與傳感器件團(tuán)隊(duì)在國(guó)際知名期刊《Advanced Functional Materials》（中科院1區(qū)Top，IF=19）在線(xiàn)發(fā)表題為“Cobalt Single-Atom Electrocatalysts Enhanced by Hydrogen-Bonded Organic Frameworks for Long-Lasting Zinc-Iodine Batteries”(用于長(zhǎng)效鋅碘電池的氫鍵有機(jī)框架增強(qiáng)的鈷單原子電催化劑)的研究論文。本校青年教師郭超飛博士為第一兼通訊作者，化學(xué)學(xué)科羅錫平教授和楊雪娟老師為通訊作者。浙江農(nóng)林大學(xué)為第一單位，合作單位為上海大學(xué)，溫州大學(xué)和香港城市大學(xué)。

化材學(xué)院化學(xué)學(xué)科新能源材料與傳感器件團(tuán)隊(duì)再次在國(guó)際知名期刊《Advanced Functional Materials》（中科院1區(qū)Top，IF=19）在線(xiàn)發(fā)表題為“Chemical-Stabilized Aldehyde-Tuned Hydrogen-Bonded Organic Frameworks for Long-Cycle and High-Rate Sodium-Ion Organic Batteries”(用于長(zhǎng)周期高倍率鈉離子有機(jī)電池的化學(xué)穩(wěn)定的醛調(diào)諧氫鍵有機(jī)框架)的研究論文。本校青年教師郭超飛為第一作者，化學(xué)學(xué)科羅錫平教授為通訊作者，澳大利亞工程院院士竇士學(xué)，侴術(shù)雷教授，肖遙教授為主要合作作者。浙江農(nóng)林大學(xué)為第一單位，合作單位為上海交通大學(xué)，溫州大學(xué)，上海理工大學(xué)和香港城市大學(xué)。

《用于長(zhǎng)效鋅碘電池的氫鍵有機(jī)框架增強(qiáng)的鈷單原子電催化劑》的研究論文提出了一種氫鍵鈷卟啉框架策略，它可以有效地負(fù)載碘，并可作為水性鋅碘有機(jī)電池的電催化劑。原位傅立葉變換紅外光譜（FT-IR）、X射線(xiàn)光電子能譜（XPS）和密度泛函理論（DFT）的研究結(jié)果表明，氫鍵有機(jī)框架（HOFs）對(duì)碘具有優(yōu)異的吸附特性。

此外，同步輻射分析表明，PFC-72-Co中的Co為單原子金屬，中心價(jià)態(tài)為+2。Co-N配位距離為1.5 ?。原位拉曼光譜表明，鋅碘電池的氧化還原機(jī)制取決于I/I^-的氧化還原反應(yīng)，中間產(chǎn)物為I₃^-/I₅^-。原位紫外-可見(jiàn)（UV-vis）光譜進(jìn)一步表明，HOFs可有效限制多碘化物的溶解。

采用I₂@PFC-72-Co為正極的水性鋅碘有機(jī)電池表現(xiàn)出卓越的倍率，在20 C電流密度下可達(dá)到134.9 mAh g^-1的容量。此外，HOFs的苯環(huán)結(jié)構(gòu)和羧基官能團(tuán)具有很強(qiáng)的吸附碘和碘化物的能力。由于這些協(xié)同效應(yīng)，采用I₂@PFC-72-Co正極的水性鋅碘有機(jī)電池表現(xiàn)出了優(yōu)異的電化學(xué)性能。

這項(xiàng)研究表明，氫鍵金屬卟啉框架中單個(gè)金屬原子的配位成功改善了鋅碘電池中碘的電催化氧化還原轉(zhuǎn)換過(guò)程，氫鍵金屬卟啉框架在鋅碘電池中的應(yīng)用，有望拓寬其潛在用途。

《用于長(zhǎng)周期高倍率鈉離子有機(jī)電池的化學(xué)穩(wěn)定的醛調(diào)諧氫鍵有機(jī)框架》的研究論文設(shè)計(jì)并制備了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且醛基調(diào)控的氫鍵有機(jī)框架（HOFs-8），其結(jié)構(gòu)中含有用于鈉離子存儲(chǔ)的陣列式電負(fù)性位點(diǎn)。得益于靈活的氫鍵和獨(dú)特的結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)性，HOFs-8可實(shí)現(xiàn)活性位點(diǎn)的高效利用以及鈉離子和電子的快速傳輸。HOFs-8電極在電流密度為55 mA g^-1時(shí)，表現(xiàn)出172.9 mAh g^-1的高可逆容量，循環(huán)200次后容量保持率高達(dá)88.5%。在大電流密度3.66 A g^-1下，它的循環(huán)壽命長(zhǎng)達(dá)5000次，優(yōu)于之前報(bào)道的大多數(shù)有機(jī)電極材料。通過(guò)原位FT-IR和原位XPS分析，詮釋了電極材料的鈉離子存儲(chǔ)機(jī)制。通過(guò)DFT理論計(jì)算證實(shí)了HOFs-8結(jié)構(gòu)中Na⁺層間擴(kuò)散的活化勢(shì)壘很低，這使得HOFs-8具有出色的倍率性能。這項(xiàng)研究為設(shè)計(jì)新型電極和改良型HOFs提供了啟示，它們將在儲(chǔ)能系統(tǒng)中將發(fā)揮巨大潛力。

（化材學(xué)院 郭超飛 楊雪娟）