华南师范大学林晓明&浙江大学杨化超AFM：Zn-MOFs及其衍生物用于碱金属离子电池：合成策略、应用及发展前景

随着全球能源需求的快速增长和环境问题的日益突出，开发高效、清洁的能源存储技术成为当务之急。碱金属离子电池（AIBs），包括锂离子电池（LIBs）、钠离子电池（SIBs）和钾离子电池（PIBs），因其高能量密度、长循环寿命和环境友好性，成为研究热点。然而，传统电极材料如石墨的理论容量有限，难以满足日益增长的高性能需求。金属-有机框架（MOFs）作为一种新兴的多孔功能材料，因其可设计的组成、多样的结构和超高的比表面积，为开发高性能电极材料提供了新的可能。

在众多MOFs中，锌基MOF（Zn-MOFs）因其优异的物理化学特性、低成本和高稳定性备受关注。Zn-MOFs及其衍生物（如多孔碳、金属氧化物、硫化物和硒化物）在AIBs中展现出广阔的应用前景。本文综述了Zn-MOFs及其衍生物的合成策略、应用进展以及未来发展方向，为相关领域的研究提供了重要参考。

本文系统总结了Zn-MOFs及其衍生物在AIBs中的最新研究进展。文章从合成方法入手，详细介绍了Zn-MOFs的四种主要制备策略（水热/溶剂热法、缓慢扩散法、微波/超声辅助法和电化学合成法），并分析了各种方法的优缺点。随后，文章重点探讨了Zn-MOFs及其衍生物（多孔碳、金属氧化物、硫化物和硒化物）在LIBs、SIBs和PIBs中的应用，包括性能优化策略、电荷存储机制、失效机制以及工业化潜力。最后，文章总结了当前面临的挑战，并对未来研究方向提出了建议。

1. 总结了常用的合成策略：原始Zn-MOFs通常采用水热/溶剂热法、缓慢扩散法、微波/超声辅助法、电化学合成法来合成，探讨了它们的优缺点；随后分别总结了用于AIBs的Zn-MOFs衍生的多孔碳、金属氧化物、金属硫化物和金属硒化物的主要合成步骤。

2. 总结了Zn-MOFs及其衍生物在AIBs中的应用：

3. 总结了Zn-MOFs及其衍生物作为AIBs电极材料时的电荷存储机制和失效机制：

4. 总结了未来工业化的研究思路：

罗玉红，华南师范大学副研究员，2024年毕业于中南大学，获材料物理化学专业博士学位，研究方向为高能量密度电池高性能电极材料的设计与应用。以第一作者/通讯作者在Advanced Energy Materials、Materials Today、eScience、Energy Storage Materials、Nano Energy等高影响力权威期刊发表相关SCI论文16余篇。授权国家发明专利2项。多次受邀在国内外会议作相关学术行业报告，获学术新锐奖、优秀论文奖等。主持华南师范大学青年教师科研培育基金、南开大学先进能源材料化学教育部重点实验室开放基金等项目。担任eScience、Exploration、Chinese Journal of Structural Chemistry等期刊青年编委。

林晓明，华南师范大学教授，博士生导师，中国科学技术大学访问学者，新加坡南洋理工大学访问学者。主要研究方向为金属-有机框架(MOFS)衍生材料在电化学能源储存和转化上的应用，以第一作者/通讯作者在Advanced Materials, Nano-Micro Letters, Advanced Functional Materials, Electrochemical Energy Reviews, Carbon Energy, EnergyChem等国际著名学术刊物发表SCI论文140余篇，入选2024年全球前2%顶尖科学家榜单，参与编著两部，授权中国发明专利23项，获2025年中国发明协会发明创业奖成果奖二等奖。主持国家自然科学青年基金、广东省科技计划项目、广州市科技计划项目、广东省研究生教育创新计划等项目。广东省材料研究学会青年工作委员会委员、广州市农村科技特派员，担任《材料研究与应用》青年编委会副主任编委、Materials Futures、Exploration、Chinese Journal of Structural Chemistry青年编委。

杨化超，浙江大学能源工程学院研究员，博士生导师。长期致力于微纳米尺度界面传递与储能机理的基础研究，以及电化学储能器件和退役锂离子电池资源化处置的应用技术研发。在Advanced Energy Materials、Energy Storage Materials、ACS Energy Letters、Matter等期刊发表SCI论文90余篇，Google引用3000余次。合著专著1部，参编“十四五”普通高等教育本科规划教材1部。授权美国发明专利1项、日本发明专利1项、中国发明专利8项。获浙江省自然科学奖二等奖和中国发明协会发明创业奖创新奖二等奖等。