综述:氢键有机框架在电化学储能中的设计策略与新兴应用
《Tungsten》:Design strategies and emerging applications of hydrogen-bonded organic frameworks in electrochemical energy storage
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时间:2025年10月27日
来源:Tungsten 11.2
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本综述系统阐述了氢键有机框架(HOFs)作为新兴多孔晶体材料在电化学储能领域的最新进展。文章聚焦通过强化氢键相互作用、扩展π共轭体系等分子设计策略,有效改善HOFs的结构稳定性与电荷传输性能,并详述其作为电极材料/保护层的应用前景,为下一代储能技术发展提供重要理论指导。
近年来,氢键有机框架(HOFs)作为一类独特且快速发展的多孔晶体材料,在可充电电池及其它更广泛的电化学储能系统中展现出巨大潜力。其独特的结构可逆性、可调节的孔道网络以及氧化还原活性位点的灵活集成,使其成为电化学应用中极具吸引力的候选材料。
尽管前景广阔,但HOFs的实际应用仍面临显著挑战。这些问题主要包括在长周期循环过程中的骨架不稳定性,以及固有的较差的电子导电性。这些瓶颈严重制约了其性能的充分发挥与实际应用。
为了克服这些挑战,研究人员在HOFs的合成、分子设计和功能工程方面取得了重要进展。综述重点强调了旨在增强氢键相互作用和扩展π-共轭体系的理性设计方法。通过强化分子间的氢键作用,可以显著提高HOFs骨架的结构鲁棒性;而延伸π-共轭系统则能有效改善其电荷传输特性,从而弥补其本征导电性不足的缺陷。
在应用层面,HOFs的功能被进一步挖掘。除了作为电极材料的直接应用外,其作为保护层的研究也日益受到关注。这种应用多样性凸显了HOFs材料在电化学储能领域的适应性和发展潜力。
最后,综述讨论了未来的研究机遇,旨在为下一代储能技术的发展提供指导。通过持续的分子工程和结构优化,HOFs有望在高效、稳定的电化学储能系统设计中发挥关键作用,推动能源存储技术向更高性能迈进。
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