近日，化材學院化學學科新能源材料與傳感器件團隊在國際知名期刊《Advanced Functional Materials》（中科院1區Top，IF=19）在線發表題為“Cobalt Single-Atom Electrocatalysts Enhanced by Hydrogen-Bonded Organic Frameworks for Long-Lasting Zinc-Iodine Batteries”(用于長效鋅碘電池的氫鍵有機框架增強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，化學學科羅錫平教授和楊雪娟老師為通訊作者。浙江農林大學為第一單位，合作單位為上海大學，溫州大學和香港城市大學。
化材學院化學學科新能源材料與傳感器件團隊再次在國際知名期刊《Advanced Functional Materials》（中科院1區Top，IF=19）在線發表題為“Chemical-Stabilized Aldehyde-Tuned Hydrogen-Bonded Organic Frameworks for Long-Cycle and High-Rate Sodium-Ion Organic Batteries”(用于長周期高倍率鈉離子有機電池的化學穩定的醛調諧氫鍵有機框架)的研究論文。本校青年教師郭超飛為第一作者，化學學科羅錫平教授為通訊作者，澳大利亞工程院院士竇士學，侴術雷教授，肖遙教授為主要合作作者。浙江農林大學為第一單位，合作單位為上海交通大學，溫州大學，上海理工大學和香港城市大學。
《用于長效鋅碘電池的氫鍵有機框架增強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，它可以有效地負載碘，并可作為水性鋅碘有機電池的電催化劑。原位傅立葉變換紅外光譜（FT-IR）、X射線光電子能譜（XPS）和密度泛函理論（DFT）的研究結果表明，氫鍵有機框架（HOFs）對碘具有優異的吸附特性。
此外，同步輻射分析表明，PFC-72-Co中的Co為單原子金屬，中心價態為+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制取決于I/I-的氧化還原反應，中間產物為I3-/I5-。原位紫外-可見（UV-vis）光譜進一步表明，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電池表現出卓越的倍率，在20 C電流密度下可達到134.9 mAh g-1的容量。此外，HOFs的苯環結構和羧基官能團具有很強的吸附碘和碘化物的能力。由于這些協同效應，采用I2@PFC-72-Co正極的水性鋅碘有機電池表現出了優異的電化學性能。
這項研究表明，氫鍵金屬卟啉框架中單個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換過程，氫鍵金屬卟啉框架在鋅碘電池中的應用，有望拓寬其潛在用途。
《用于長周期高倍率鈉離子有機電池的化學穩定的醛調諧氫鍵有機框架》的研究論文設計并制備了結構穩定且醛基調控的氫鍵有機框架（HOFs-8），其結構中含有用于鈉離子存儲的陣列式電負性位點。得益于靈活的氫鍵和獨特的結構對稱性，HOFs-8可實現活性位點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，表現出172.9 mAh g-1的高可逆容量，循環200次后容量保持率高達88.5%。在大電流密度3.66 A g-1下，它的循環壽命長達5000次，優于之前報道的大多數有機電極材料。通過原位FT-IR和原位XPS分析，詮釋了電極材料的鈉離子存儲機制。通過DFT理論計算證實了HOFs-8結構中Na+層間擴散的活化勢壘很低，這使得HOFs-8具有出色的倍率性能。這項研究為設計新型電極和改良型HOFs提供了啟示，它們將在儲能系統中將發揮巨大潛力。
（化材學院 郭超飛 楊雪娟）
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