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

在此，香港城市大學張其春，南京師范大學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-酮亞胺基團的COF基納米復合材料—TpPa-COF@CNT納米線。通過將COFs的高比表面積和密集的活性位點與CNTs的優越導電性結合，TpPa-COF@CNT納米線作為鉀離子電池的負極展現出優異的性能。

基于此，TpPa-COF@CNT納米線負極在0.1 A g^?1下表現出高達446.1 mAh g^?1的可逆容量，并且在更高電流密度2.0 A g^?1下經過2000次循環后仍保持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下經過200次循環后仍保持273.6 mAh g^?1的可逆容量。

圖1. 機制探究

總之，該工作通過改進的溶劑熱法成功實現了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納米線復合材料用作高效鉀離子電池（PIB）負極。TpPa-COF的穩健框架確保了高穩定性，而CNT的引入不僅提高了復合材料的電子導電性，還使得更多活性位點參與到鉀離子的存儲中。

更重要的是，β-酮亞胺結構轉變了活性位點，導致更強的電負性和更負的ESP，從而表現出更強的鉀離子吸附能力。在鉀存儲的電化學測試中，TpPa-COF@CNT納米線表現出了出色的性能。因此，該工作為更深入和系統的研究提供了啟示，具有廣泛的科學意義，并將指導基于COF的更優電極材料的開發，及其在其他領域的應用。

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

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