【物化】中山大学杨洋溢课题组Angew. Chem.：用于高性能水系双离子电池的二维卟啉配位超分子网络正极

得益于高丰度、低毒性和高氧化还原电位等优势，碘在电化学储能领域具有广阔的应用前景。目前，尽管作为碘电池阴极的各类碳材料，具有高导电性和电化学稳定性等优点，但都缺乏对碘三离子（I 3− ）的强锚定位点，导致不可控的穿梭效应，对比容量、循环性能和库仑效率产生负面影响。

配位超分子网络（CSNs），包括配位聚合物、金属有机框架（MOFs）、简单的金属有机配合物和低聚配位实体，具有诸如可设计结构、可调活性位点、高孔隙率及在各类电解质中的较高稳定性，这都非常有利于用作碘电池的阴极。此外，二维配位超分子网络（2D CSNs）由于其大的比表面积、高电导率、丰富的活性位点及其高可达性，更有助于I 3− 的高效锚定和转化。

（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

据此，中山大学杨洋溢教授课题组通过简单溶剂热法制备了一种名为Zn-TCPP的二维卟啉-CSN的碘-双离子电池（DIBs）正极，并与ZnSO 4 + KI水性电解质和锌金属阳极一起组装成水系双离子电池，展示出优异的电化学性能。作者通过分子轨道理论说明了I 3− 和卟啉氮之间的电荷转移相互作用，并利用紫外可见吸收光谱和拉曼光谱证实了这一点，此外密度泛函理论（DFT）计算也对此加以验证。

（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

同时，计算流体动力学（CFD）仿真计算表明Zn-TCPP的二维层状网络结构更有利于I 3− 的渗透和锚定。该工作从二维层状网络结构的角度，利用分子轨道理论及计算流体动力学等探索了二维卟啉-CSN对I 3− 的锚定效应，拓宽了二维CSNs在储能领域的应用和开发先进的碘-DIBs正极材料，助力DIBs的进一步研究和产业化应用。

（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

论文信息：

Yuanming Tan, Zhao Chen, Zengren Tao, Anding Wang, Shimei Lai,Yangyi Yang*

A Two-Dimensional Porphyrin Coordination Supramolecular Network Cathode for High-performance Aqueous Dual-Ion Battery

Angew. Chem. Int. Ed.2023, https://doi.org/10.1002/anie.202217744

本文第一作者为中山大学2020级博士生谭远铭，通讯作者为杨洋溢教授。

杨洋溢教授简介

杨洋溢，毕业于中山大学化学系，分别获化学学士（1986）和物理化学硕士学位（1989），1992年调入中山大学化学系，从事催促精馏法高效分离混合二甲苯的中试试验，该项目1996年被列入国家“八五”重点科技攻关项目并通过国家验收。1997年在职攻读博士学位，师从陈小明教授/院士，从事金属配合物的制备、结构与性质研究，2000年晋升高级工程师，2001年获得博士学位，2002年赴香港大学化学系黄永德讲座教授实验室从事具有光电功能的配位聚合物的合作研究。

杨洋溢教授一直从事物理化学特别是热力学、光化学、电化学方面的教学/科研工作。2004年后主讲本科基础课程【物理化学】及热力学及新分离技术研究；对做非膨胀功（含光、电等有用功）过程与化学变化过程的关系有深刻的认识，深信有序的/高品位的能量-光和电在能量传输过程中有很高的相似性，而它们在化学能的储存及释放过程中也将发挥着类似的作用，据此，提出将配位超分子应用于光化学及电化学领域的研究。在相平衡及分离技术、荧光探针制备及应用、电极材料及储能应用等方面进行了深入研究，以通讯作者发表论文60多篇，包括：Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.、Chem. Eng. J.、Adv. Opt. Mater.、Small、ACS Appl. Mater. Interfaces、J. Mater. Chem.、J. Mater. Chem. A、J. Hazard. Mater.、Chem. Eur. J.、J. Chem. Thermodyn.等。

研究领域：

相平衡与新分离技术/工程；配位超分子化合物；稀土荧光探针；新型储能材料；新能源与节能环保。

关于人物与科研

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