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具有氧化還原活性的共價(jià)有機(jī)骨架（COF）已被證明是許多電化學(xué)器件中有前途的有機(jī)電極。然而，其固有的低電導(dǎo)率顯著阻礙了它們內(nèi)部氧化還原活性位點(diǎn)的充分利用。

在此，香港城市大學(xué)張其春，南京師范大學(xué)周小四等人采用溶劑熱法在碳納米管（CNTs）表面原位聚合2,4,6-三甲酰間苯三酚（TP）和對(duì)苯二胺（PA），生成了一種類似互連納米線且具有豐富β-酮亞胺基團(tuán)的COF基納米復(fù)合材料—TpPa-COF@CNT納米線。通過將COFs的高比表面積和密集的活性位點(diǎn)與CNTs的優(yōu)越導(dǎo)電性結(jié)合，TpPa-COF@CNT納米線作為鉀離子電池的負(fù)極展現(xiàn)出優(yōu)異的性能。

基于此，TpPa-COF@CNT納米線負(fù)極在0.1 A g^?1下表現(xiàn)出高達(dá)446.1 mAh g^?1的可逆容量，并且在更高電流密度2.0 A g^?1下經(jīng)過2000次循環(huán)后仍保持282.5 mAh g^?1。此外，使用450°C熱處理的3,4,9,10-苝四羧酸二酐作為正極組裝的全電池，在0.1 A g^?1下經(jīng)過200次循環(huán)后仍保持273.6 mAh g^?1的可逆容量。

圖1. 機(jī)制探究

總之，該工作通過改進(jìn)的溶劑熱法成功實(shí)現(xiàn)了TpPa-COF在碳納米管（CNTs）上的原位生長，并首次將合成的COF基TpPa-COF@CNT納米線復(fù)合材料用作高效鉀離子電池（PIB）負(fù)極。TpPa-COF的穩(wěn)健框架確保了高穩(wěn)定性，而CNT的引入不僅提高了復(fù)合材料的電子導(dǎo)電性，還使得更多活性位點(diǎn)參與到鉀離子的存儲(chǔ)中。

更重要的是，β-酮亞胺結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變了活性位點(diǎn)，導(dǎo)致更強(qiáng)的電負(fù)性和更負(fù)的ESP，從而表現(xiàn)出更強(qiáng)的鉀離子吸附能力。在鉀存儲(chǔ)的電化學(xué)測(cè)試中，TpPa-COF@CNT納米線表現(xiàn)出了出色的性能。因此，該工作為更深入和系統(tǒng)的研究提供了啟示，具有廣泛的科學(xué)意義，并將指導(dǎo)基于COF的更優(yōu)電極材料的開發(fā)，及其在其他領(lǐng)域的應(yīng)用。

圖2. 電池性能

In Situ Growth of Covalent Organic Frameworks on Carbon Nanotubes for High‐Performance Potassium‐Ion Batteries, Angewandte Chemie International Edition 2024 DOI: 10.1002/anie.202422851

原創(chuàng)文章，作者：zhan1，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來源華算科技，注明出處：http://m.xiubac.cn/index.php/2025/02/18/1054ed9fb8/

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