近年來(lái)，水系非金屬離子電池因安全性高、成本低、充電快等優(yōu)勢(shì)備受關(guān)注,，其中NH4+離子憑借資源豐富、水合離子半徑小（擴(kuò)散速度快）,、靈活的四面體結(jié)構(gòu)（便于形成氫鍵）脫穎而出。然而,，盡管無(wú)機(jī)電極材料在水系銨離子電池（AAIBs）中發(fā)展已久,，但仍面臨諸多挑戰(zhàn)。有機(jī)分子作為電極材料雖具有結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì),、活性官能團(tuán)豐富,、可持續(xù)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但有機(jī)小分子易溶解,，影響電池循環(huán)穩(wěn)定性,。相比之下，共價(jià)有機(jī)框架（COFs）憑借其豐富的孔道,、官能團(tuán)和牢固的共價(jià)鍵,，為NH4+離子的嵌入/脫出提供了有利環(huán)境。然而,，目前關(guān)于COFs作為AAIBs電極材料的研究較少,，其儲(chǔ)能機(jī)理，尤其是羰基官能團(tuán)與NH4+離子的相互作用機(jī)制尚不明確,，相關(guān)應(yīng)用研究存在空白,，亟待深入探索。

鑒于此,，包福喜,、郭文,、李永生等提出了一種含蒽醌羰基COF（DAAQ-TP-COF）用于AAIBs陽(yáng)極材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,，在0.1 A g-1的電流密度下,，該陽(yáng)極材料展現(xiàn)出高達(dá)141 mAh g-1的比容量。此外,，在6 A g-1下循環(huán)8000次,，其比容量仍可保持90%以上，表明DAAQ-TP-COF具有出色的循環(huán)穩(wěn)定性,。同時(shí),，該研究還發(fā)現(xiàn)DAAQ-TP-COF中具有超共軛結(jié)構(gòu)的蒽醌羰基（C=O1）可與NH4+離子形成氫鍵，從而成為最佳儲(chǔ)能位點(diǎn),，為NH4+的儲(chǔ)存做出了主要貢獻(xiàn),；而另一結(jié)構(gòu)單元中的羰基（C=O2）由于存在烯醇互變現(xiàn)象，阻礙了氫鍵的形成,，不利于NH4+的儲(chǔ)存,。通過(guò)原位拉曼光譜（in situ Raman）、非原位傅里葉變換紅外光譜（ex situ FT-IR）以及電子順磁共振（EPR）等測(cè)試手段,，進(jìn)一步對(duì)該假設(shè)進(jìn)行了驗(yàn)證,。同時(shí)，結(jié)合理論計(jì)算,，該研究還進(jìn)一步揭示,，NH4+中的氫原子相比于C=O2更有利于與C=O1官能團(tuán)結(jié)合形成氫鍵，配位數(shù)也更高,，且在小于4 ?的距離范圍內(nèi),，NH4+中的氫原子僅與C=O1有信號(hào)出現(xiàn)。上述研究表明,，在DAAQ-TP-COF分子中,，高度共軛的C=O1更易與NH4+離子形成氫鍵，是能量?jī)?chǔ)存的關(guān)鍵活性位點(diǎn),。

相關(guān)成果近期以“Superconjugated Anthraquinone Carbonyl-Based Covalent Organic Framework as Anode Material for High-Performance Aqueous Ammonium-Ion Batteries（DOI: 10.1002/anie.202424494）”為題發(fā)表在國(guó)際化學(xué)領(lǐng)域著名期刊《Angewandte Chemie International Edition》上,。論文第一作者為學(xué)院2023級(jí)碩士研究生劉佳輝，通訊作者為學(xué)院郭文副教授,、李永生教授,、包福喜副教授，石河子大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院/化工綠色過(guò)程省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地為通訊單位,。以上工作獲得了國(guó)家人才基金,、自治區(qū)天池英才（青年博士）人才基金、石河子大學(xué)高層次人才啟動(dòng)基金（RCZK202324）,、以及兵團(tuán)重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)項(xiàng)目（2023AB054）的支持,。

（通訊員：包福喜 郭文 李永生）