王勇教授，Angew：炔基共价菲啰啉框架材料的高性能储锂及其机理研究

第一作者：曹莹楠

通讯作者：王勇

单位：上海大学

近年来，锂离子电池广泛应用于手机、新能源汽车等各种储能设备，与不可再生能源相比，可以反复充放电的锂离子电池是目前大众接受的清洁储能设备。然而，随着社会的快速发展，石墨作为目前商用的锂离子电池的负极材料，其较低的理论容量并不能满足现代社会的需求，同时石墨在循环过程中的粉化也带来了很大的安全隐患。因此，具有丰富氧化还原官能团的共价有机材料被认为是能够实现高性能且稳定的锂离子电池的潜在电极材料。

据大多文献报道，纯的共价有机材料导电性较差，通常需要通过复合导电碳材料来实现良好的循环性能。然而，与碳材料的结合通常会限制材料倍率性能的提升。因此，提高纯共价有机材料在锂离子电池中的固有电导率和实现其在电解液中的不溶性是解决共价有机材料在实际应用中的有效策略。

近日，上海大学的王勇教授在国际知名期刊Angewandte Chemie上发表题为“Alkynyl Boosted High-Performance Lithium Storage and Mechanism in Covalent Phenanthroline Framework”的文章。在该工作中，作者设计并合成了一种通过炔键连接的共价菲啰啉框架材料，并且首次深入探究了其中炔键的二电子储锂机制。

通过含氮菲啰啉基团和炔键连接单元之间的高度共轭结构实现了材料结构的高度稳定性，实现在有机电解液和充放电过程中的循环稳定性。另外通过炔键连接的共价菲啰啉框架结构具有较低的HOMO-LUMO能隙，可以有效地促进电荷的转移并提高材料的本征电导率，以进一步表现材料优异的电化学性能。

该工作中通过炔键连接的共价菲啰啉框架材料富含芳环π电子，C=N基团和炔键基团，这些单元的高度共轭有利于材料的电荷传输，并为储存锂离子提供丰富的活性位点以进行充分的氧化还原反应，实现高性能的有机电极材料。该工作通过Raman，光学显微镜，FT-IR，XPS和EIS表征对材料的储锂机理进行探究，表明了其中芳环π电子，C=N基团和炔键基团共同参与锂储存并在循环过程中表现出可逆的嵌锂/脱锂过程。特别地，该工作对炔基基团的二电子储锂机制首次进行了深入探究。

为了实现高性能且稳定的有机电极材料，解决堆叠的有机材料较差的导电性和在有机电解液中的溶解性是提高有机材料在实际储能应用中的关键。该工作通过炔键连接的共价菲啰啉框架材料具有优异的本征电导率和结构稳定性，可以有效地促进材料在反应过程中的动力学。共价菲啰啉框架材料中的芳环π电子，C=N基团和炔键基团均能有效地发挥氧化还原能力。该工作也为设计高性能的绿色有机电极材料提供了一种有效的方法。

Alkynyl Boosted High-Performance Lithium Storage and Mechanism in Covalent Phenanthroline Framework. 

上海大学环化学院王勇教授团队致力于新能源电池、环境催化功能材料等新能源环境材料的研究，共发表190余篇SCI论文，如Nat. Chem., Nat. Commun., Adv. Mater., Angew. Chem. Int. Ed., ACS Nano等，其中一区论文100多篇，他引超过1万5千次，连续多年入选高被引中国学者，曾获得上海市育才奖和参加获得上海市自然科学一等奖。

投稿请联系contact@scimaterials.cn