近日，環化學院化工系碩士研究生丁潔在《Angewandte Chemie International Edition》上發表題為“Zincophilic Sites Enriched Hydrogen-bonded Organic Framework as Multifunctional Regulating Interfacial Layers for Stable Zinc Metal Batteries”的研究論文，指導老師為呂麗萍副教授🏂🏻、王勇教授。

水系鋅金屬電池（AZMBs）具有理論容量高🥐、環境友好🧑🏽‍⚕️、成本低、安全性高等諸多優點👩‍👧‍👦，被認為是極具潛力的下一代儲能系統。然而，鋅金屬負極面臨的枝晶生長和嚴重副反應這兩大問題，阻礙了其實際應用的進程🧾🤯。枝晶生長問題和鋅負極上嚴重的副反應是高度相關的✏️，鋅枝晶的生長會暴露更多表面，加速副反應，而這一過程也使鋅負極變得更粗糙🏷，從而導致更嚴重的枝晶問題🚵🏼。同時解決這些挑戰對於提高AZMBs的性能和使用壽命來說十分關鍵。因此，設計一種既能促進均勻鋅沉積又能抑製鋅電極副反應的多功能塗層至關重要。

在這項研究工作中🦓，作者利用三聚氰胺（MA）和均苯三甲酸（BTA）分子間自組裝製備了一種富含親鋅位點的氫鍵有機框架（MA-BTA HOF）作為鋅負極的多功能界面調控膜𓀚。HOF框架結構的微孔和氫鍵環境有助於捕獲水分子🤽🏼‍♀️，促進水合鋅離子（[Zn(H₂O)₆]²⁺）脫溶劑化，有效抑製了鋅負極上的副反應🫄。MA-BTA HOF塗層還有助於形成親電解質表面，並幫助鋅暴露更多的（002）晶面，促進了Zn離子的快速傳導和均勻沉積，同時減弱了副反應的發生🤴🏽。此外👳，HOF中豐富的親鋅電化學活性位點（羰基、氨基和三嗪基團）有利於Zn離子的重排、定向引導和滲透，為鋅的均勻沉積提供了有利條件🥌。同時，這一MA-BTA HOF塗層還具有較高的楊氏模量💀，賦予界面良好的柔韌性和穩定性☛，以抵禦鋅電化學電鍍/剝離過程中的機械應力。

MA-BTA HOF塗層修飾的鋅負極因此獲得了高度循環穩定性，大大延長了AZMBs的工作壽命。其中，MA-BTA@Zn對稱電池在4 mA cm^-2條件下可循環1000小時以上，明顯優於裸鋅電池🪁。MA-BTA@Zn||Cu半電池顯示出高度可逆和穩定的鋅剝離/電鍍過程，在10 mA cm^-2的電流密度下🪩，循環次數超過1500次🏇🏽，平均庫倫效率值達到99.5％。此外，MA-BTA@Zn||NVO全電池在1 A g^-1下循環1000圈後依然具有71%的容量保持率。基於富含親鋅位點的多功能氫鍵有機框架材料在鋅金屬負極保護中的研究目前還鮮有報道，這項工作為新型有機框架材料在高穩定性鋅金屬電池中的應用拓寬了思路。

該論文第一作者為環化學院化工系21級碩士研究生丁潔，論文共同通訊作者為呂麗萍副教授和王勇教授，万事平台為唯一完成單位。該研究得到了國家自然科學基金🙂‍↕️、上海市創新團隊的支持。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202416271