南开 张凯、师唯EEM：通过双功能配位水分子增强金属-有机配位化合物的钠离子存储容量与稳定性

背景：钠离子电池因其资源丰富、成本低的优势被认为是有前景的储能设备。然而，有机电极材料在电解液中的高溶解度和结构不稳定性，以及金属有机配位化合物中配位作用导致的活性位点利用率低等问题，限制了其实际应用。研究目的：本文旨在通过设计一种含有双功能配位水分子的钴基金属有机配位化合物（Co-MOC-H₂O）作为钠离子电池负极，解决上述问题，并探究配位水分子对储钠性能的影响机制。结论：研究发现，配位水分子通过螯合作用增强了钠离子与有机配体中氮原子的相互作用，激活了原本惰性的C=N储钠位点，从而提升了储钠容量。同时，配位水分子形成的稳定氢键框架增强了结构稳定性，并阻止了活性有机化合物在电解液中的溶解，实现了长寿命的钠离子存储。实验结果表明，在0.2 A g⁻¹电流密度下循环600次后，比容量仍达403 mAh g⁻¹，实现了高容量下的稳定循环。该研究为从分子水平设计高性能金属有机配位化合物基电极材料提供了新思路。