可充电水性电池（RABs）因其安全性和经济性，是大规模能量存储的有希望的候选者，最近吸引了巨大的研究兴趣。与传统的RABs不同，水性双离子电池（ADIBs）在充放电过程中只有电解液中的阴离子和阳离子的移动，这赋予了ADIBs许多有趣的优点，如减少金属消耗、缩短迁移距离和提高能量密度。在RABs的阳离子载体中，Zn2+离子因其丰富的资源、高化学稳定性、高容量和低氧化还原电位而脱颖而出，但由于Zn2+与阴极宿主材料之间的强相互作用，它们仍然遭受缓慢的Zn2+扩散动力学。幸运的是，在ADIBs中，有几种具有快速扩散和高容量的阴离子可以协同参与阴极侧的氧化还原过程，这不仅避免了二价Zn2+嵌入的缺点，还增强了Zn镀层/剥离反应。在各种阴离子中，碘物种是理想的候选者之一，因为其环境友好性、自然丰度、高容量和高氧化还原电位。然而，I-/I3-氧化还原反应的缓慢动力学、聚碘化物的臭名昭著的穿梭效应和碘的电导率差极大地阻碍了其在大规模电网存储中的进一步发展。因此，开发具有高效锚定和转换I3-的新导电宿主材料至关重要，从而抑制穿梭效应，从而提高电池的整体电化学性能。
具有大孔径和高比表面积的2D共轭金属-有机框架（2D c-MOFs）有利于吸附碘物种，从而提高水性双离子电池（ADIBs）的电化学性能。然而，大多数报道的2D c-MOFs具有微孔结构，很少有展示介孔特性的例子。本文开发了两种介孔2D c-MOFs，即PA-TAPA-Cu-MOF和PA-PyTTA-Cu-MOF，使用了新设计的基于芳基亚胺的多齿儿茶酚配体（6OH-PA-TAPA和8OH-PA-PyTTA）。值得注意的是，PA-TAPA-Cu-MOF在所有报道的2D c-MOFs中展示了最大的孔径（3.9纳米）。此外，我们首次证明了这些2D c-MOFs可以作为ADIBs中聚碘化物的有前景的阴极宿主材料。PA-TAPA-Cu-MOF中三苯胺基团的引入，实现了更高的比容量（在1.0 A g^-1的电流密度下100个周期后为423.4 mAh g^-1）和优越的循环性能，在10 A g^-1的电流密度下1000个周期后保持了96%的容量，与PA-PyTTA-Cu-MOF相比。我们的比较分析揭示了PA-TAPA-Cu-MOF中N锚定位点数量的增加和孔径的增大，有助于高效锚定和转换I3-，这一点通过光谱电化学和密度泛函理论（DFT）计算得到了支持。
总之，作者开发了两种介孔2D共轭金属-有机框架（PA-TAPA-Cu-MOF和PA-PyTTA-Cu-MOF），作为ADIBs中聚碘化物的有前景的阴极宿主材料。PA-TAPA-Cu-MOF具有所有报道的2D c-MOFs中最大的孔径（3.9纳米）。大孔尺寸和充足的I3-锚定位点（特别是N原子和儿茶酚配位中心）赋予了PA-TAPA-Cu-MOF出色的放电比容量和优越的循环性能。我们目前的工作为调节2D c-MOFs的孔径和骨架工程提供了宝贵的见解，以提高ADIBs的能量存储能力。
https://doi.org/10.1002/anie.202405168