中心在Inorg. Chem. Front.上发表研究性论文：具有扩展π-d共轭结构的多功能共价有机框架助力锂硫电池
近日，本中心在锂硫电池领域取得新进展，相关成果以“Multifunctional covalent organic framework with extended π-d conjugated structure for lithium-sulfur batteries”为题，在Inorganic Chemistry Frontiers期刊上发表研究性论文。郑州大学化工学院为第一单位，吴蔓蔓研究员为论文第一作者，刘一漾研究员和周震教授为共同通讯作者。该工作得到国家自然科学基金和中国博士后资助等项目的支持。
锂硫电池因其超高的理论比容量和能量密度而备受关注，但其商业化应用仍面临反应动力学迟缓、多硫化物穿梭效应显著、体积膨胀严重等挑战。近年来，共价有机框架（Covalent Organic Frameworks, COFs）凭借其高度有序的孔道结构、稳定的化学框架和灵活的可设计性，在锂硫电池研究中展现出独特优势。这类材料丰富的有机极性基团能够有效锚定多硫化物，提升电池循环稳定性。然而，现有报道的COFs材料大多由轻质元素构成，对多硫化物的催化转化作用较为有限，且固有的低电导率也制约了其性能发挥。值得注意的是，近年来新兴的另一类结晶性多孔框架材料，二维导电金属有机框架（2D cMOFs），通常具有金属活性中心和高导电性。2D cMOFs高导电性主要源于其结构中共轭有机配体与金属离子形成的金属配位节点。过渡金属d轨道的电子与有机骨架的π电子进行共轭，促进电子离域，使得2D cMOFs具有良好的导电性能，突破传统MOFs的低电导率限制。但是，相较于由共价键连接而成COFs，由配位键连接而成的2D cMOFs的稳定性仍较弱，阻碍了其在储能领域的进一步发展。
基于上述研究背景，本研究通过在COF结构中设计Ni-N2O2金属配位单元，成功构建了具有拓展的π-d共轭结构的Ni-COF。该材料兼具COFs和2D cMOFs的性能优势，不仅具有丰富的化学吸附位点（C=O）和高密度的Ni催化中心，同时展现出良好的化学稳定性和电子传导能力。研究结果表明，Ni-COF用作锂硫电池隔膜修饰层，不仅能够有效抑制多硫化物穿梭，而且能够催化多硫化物转化，改善氧化还原反应动力学，显著提高锂硫电池的比容量、循环和倍率性能。采用 Ni-COF@PP 隔膜的锂硫电池在 4 C 电流密度下仍具有719 mA h g-1 的高比容量，在 1 C 条件下循环 300 次，衰减率低至 0.087%，呈现优异的倍率性能和循环稳定性。该工作提出了一种基于传统COFs和2D cMOFs的优势互补策略，丰富了多孔框架材料的结构，为高性能锂硫电池的研究提供了新的材料构筑思路。
论文信息：Multifunctional covalent organic framework with extended π-d conjugated structure for lithium– sulfur batteries. https://doi.org/10.1039/D5QI00119F.
吴蔓蔓（第一作者），现为郑州大学化工学院直聘研究员，2021年在南开大学获得有机化学专业博士学位，导师为陈永胜教授，2022年加入郑州大学化工学院，任直聘研究员。主要研究方向为共价有机框架材料的可控构筑及其在二次电池中的电化学性能研究。先后主持国家自然科学基金青年基金、河南省博士后资助项目、中国博士后科学基金面上项目等。在Nano Energy, Adv. Funct. Mater., Chem. Eng. J., Interdiscip. Mater.等期刊发表多篇论文。
刘一漾（通讯作者），郑州大学化工学院副研究员，2017年在北卡莱罗纳大学纳米科学与工程交叉研究中心获得博士学位，2018年入职郑州大学师资博士后，师从李中军、陈永胜教授，2021年加入郑州大学化工学院。主要研究方向为基于负碳技术的高性能锂硫电池的研究，生态环境材料在电化学领域的应用。先后主持国家自然科学基金青年基金、河南省博士后资助项目、企业横向等。在Nano Energy, Adv. Funct. Mater., Small, Appl. Surf. Sci., J. Power Sources, Carbon.等期刊发表多篇论文。
周震（通讯作者），郑州大学化工学院院长、中国化学会高级会员、英国皇家化学会会士(FRSC)、中国电子学会化学与物理电源技术分会第八届委员会委员、中国化学会理论化学专业委员会委员等。现担任J. Mater. Chem. A、Mater. Adv.和Green Energy Environ.副主编、Interdiscip. Mater.学术编辑、J. Power. Sources机器学习专刊客座编辑、Batteries& Supercaps和《电化学》等七本期刊编委。承担国家基金委重点、国家重点研发项目课题、区域创新发展联合基金重点项目、863计划等。任国家自然科学基金委员会、香港研究资助局和波兰国家科学中心等项目评审专家。在Chem. Soc. Rev., Prog. Mater. Sci., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed.和Adv. Mater. 等期刊发表SCI论文300余篇，论文他引30000余次，H指数101，授权发明专利授权7项。获天津市自然科学二等奖(排名第一)。
