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由于氫鍵有機骨架（HOF）具有良好的結構結晶度、大比表面積和孔隙率，因此受到越來越多關注。不幸的是，它們在電化學應用中的潛力仍然難以捉摸，因為弱氫鍵會在溶液中解離，最終損害結構完整性。

在此，蘇州大學李彥光教授、王璐教授等人證明可以通過在HOF中設計和引入多位點氫鍵來克服這個問題。作者首次引入二氨基三唑 (DAT) 作為連接單元，用于構建化學穩定的HOF。DAT是一種富含氮的雜環，可以潛在地形成多個氫鍵。

它與二酐的反應產生了酰亞胺結構單元，這些結構單元在溶液中進一步自組裝形成二維HOF分子片（HOF-DAT）。由于多位點氫鍵相互作用（每個結構單元有8個氫鍵），盡管分子片厚度為1 nm左右但非常堅固，并且在大多數極性或非極性有機溶劑中的溶解度降低。

圖1. HOF-DAT的合成示意圖和結構表征

當用作為鈉離子電池的正極材料時，HOF分子片具有大容量（>140 mAh g^-1 @ 50 mA g^-1）和出色的倍率性能（~110 mAh g^-1@ 2 A g^-1），最令人驚訝的是，其在1 A g^-1下具有超過10,000 次循環的出色循環性能，這是傳統的有機電極材料遠遠無法實現的。

DFT 計算揭示了有機骨架內Na離子的吸附位點，并表明它們的層內和層間擴散都具有低激活勢壘。這項研究通過引入多位點氫鍵展示了對溶液穩定HOF的合理設計，并為其電化學應用開辟了一條新途徑。

圖2. HOF-DAT用于儲鈉的電化學性能

2D Molecular Sheets of Hydrogen-Bonded Organic Frameworks for Ultrastable Sodium-Ion Storage, Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202106079

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蘇大李彥光/王璐AM：用于超穩定儲鈉的2D氫鍵有機骨架分子片

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