近年來(lái),水系鋅離子電池(AZIBs)憑借鋅負(fù)極高理論容量(820 mAhg-1)、低氧化還原電位(-0.76 V vs. SHE)以及水系電解液固有的高安全性、環(huán)境友好和低成本優(yōu)勢(shì),成為大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域極具競(jìng)爭(zhēng)力的下一代技術(shù)。然而,正極材料仍是制約其能量密度、循環(huán)壽命和倍率性能的核心瓶頸。為了設(shè)計(jì)出性能突出的正極材料,研究人員將目光聚焦于一類(lèi)被廣泛研究的氧化還原活性電極材料——羰基醌類(lèi)化合物,其儲(chǔ)能主要依靠羰基(C=O)與烯醇鹽結(jié)構(gòu)(C–O-)之間的可逆相互轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)。然而,這類(lèi)材料在弱酸性水系鋅離子電池中的電荷存儲(chǔ)機(jī)制仍存在爭(zhēng)議。部分研究認(rèn)為其電荷存儲(chǔ)主要源于鋅離子的嵌入與脫嵌,另有研究提出存在鋅離子與氫離子共嵌入的反應(yīng)機(jī)制,還有部分研究表明氫離子存儲(chǔ)占據(jù)主導(dǎo)地位。因此,合理設(shè)計(jì)含羰基有機(jī)材料、闡明其儲(chǔ)能機(jī)理、開(kāi)發(fā)具備優(yōu)異電化學(xué)活性的羰基化合物,具有重要的科學(xué)研究?jī)r(jià)值。 圖1. 以往報(bào)道的典型羰基有機(jī)電極材料的分子結(jié)構(gòu)與儲(chǔ)能機(jī)理,以及本研究涉及的羰基電極材料(DHB 與o-DHB)針對(duì)上述問(wèn)題,馬驍老師與合作者精心設(shè)計(jì)合成了平面共軛羰基化合物DHB及其氧化衍生物o-DHB,并系統(tǒng)對(duì)比二者