2D Conjugated Metal–Organic Frameworks Bearing Large Pore Apertures and Multiple Active Sites for High‐Performance Aqueous Dual‐Ion Batteries

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作者
Pengli Bao,Linqi Cheng,Xiaoli Yan,Xinming Nie,Xinming Nie,Xi Su,Heng‐Guo Wang,Heng‐Guo Wang,Long Chen
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:63 (29): e202405168-e202405168 被引量:27
标识
DOI:10.1002/anie.202405168
摘要

2D conjugated metal-organic frameworks (2D c-MOFs) with large pore sizes and high surface areas are advantageous for adsorbing iodine species to enhance the electrochemical performance of aqueous dual-ion batteries (ADIBs). However, most of the reported 2D c-MOFs feature microporous structures, with few examples exhibiting mesoporous characteristics. Herein, we developed two mesoporous 2D c-MOFs, namely PA-TAPA-Cu-MOF and PA-PyTTA-Cu-MOF, using newly designed arylimide based multitopic catechol ligands (6OH-PA-TAPA and 8OH-PA-PyTTA). Notably, PA-TAPA-Cu-MOF exhibits the largest pore sizes (3.9 nm) among all reported 2D c-MOFs. Furthermore, we demonstrated that these 2D c-MOFs can serve as promising cathode host materials for polyiodides in ADIBs for the first time. The incorporation of triphenylamine moieties in PA-TAPA-Cu-MOF resulted in a higher specific capacity (423.4 mAh g-1 after 100 cycles at 1.0 A g-1) and superior cycling performance, retaining 96 % capacity over 1000 cycles at 10 A g-1 compared to PA-PyTTA-Cu-MOF. Our comparative analysis revealed that the increased number of N anchoring sites and larger pore size in PA-TAPA-Cu-MOF facilitate efficient anchoring and conversion of I3 -, as supported by spectroscopic electrochemistry and density functional theory calculations.
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