本报讯（记者陈彬 通讯员戴凡钦）海南大学副教授蒋卓良联合南开大学教授李福军团队，在锂-氧气电池领域取得新进展。团队提出单线态氧“捕获-还原”新策略，构建了蒽基共价有机框架催化剂，为破解单线态氧引发的副反应难题、实现电池长循环稳定提供了新思路。相关成果近日发表于美国《国家科学院院刊》。
在电化学领域，应对单线态氧的传统策略存在关键瓶颈，化学捕获剂会被不可逆消耗、淬灭剂受系间窜越机制自旋禁阻的限制等问题仍难以解决，锂-氧气电池长循环稳定性依然受到制约。
针对这一难题，团队从概念到材料构建了蒽基共价有机框架催化剂。在概念层面，团队提出活性氧调控可再生新范式，借助单线态氧还原反应对单线态氧进行同步捕获与电化学还原，突破了添加剂传统“化学清除”与“自旋禁阻淬灭”的局限。在材料层面，团队将具有选择性单线态氧亲和力的蒽结构单元引入共价有机框架。该框架呈二维六方、ABC堆叠结构，在单一框架内可以实现单线态氧的捕获、限域与电化学转化。
在与二氧化钌催化剂协同的体系中，该策略使电池内单线态氧产率显著降低，循环稳定性大幅提升，单线态氧相关寄生反应得到有效抑制。鉴于该框架与多种电解液、电极化学体系高度兼容，这一策略还可拓展至金属-空气电池、金属-二氧化碳电池等氧相关电化学体系，为未来氧电化学体系发展提供了新思路。
相关论文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2628659123
