新型双Z型Ag3VO4/WO3-g-C3N4三元纳米复合材料的协同构建及其在降解新兴污染物中的光催化应用

本文推荐研究人员针对可再生能源存储中高成本、低稳定性的技术瓶颈，创新性地设计了一种碱性水溶性偶氮基阳极材料(E)-2-((4-(二甲氨基)苯基)二氮烯基)苯甲酸（PDAB），与K4[Fe(CN)6]阴极组成AORFB体系。该体系在1.1 V电压下实现720 mAh L-1体积容量，100次循环后库仑效率达72%，为开发低成本、高稳定性有机液流电池提供了新思路。

　　

随着全球能源结构向太阳能、风能等可再生能源转型，如何实现高效、安全的能量存储成为关键挑战。传统金属基液流电池（RFB）虽具规模化潜力，却受限于高成本和安全隐患。更令人头疼的是，现有有机氧化还原液流电池（AORFB）虽拥有4V宽电位窗口，但普遍存在有机物水溶性差、氧化还原可逆性不足等问题，导致其实际容量和循环寿命远低于理论值。

在这项发表于《Journal of Alloys and Compounds》的研究中，沙特阿拉伯国王法赫德石油矿产大学（King Fahd University of Petroleum and Minerals, KFUPM）的科研团队另辟蹊径，将目光投向结构可调的偶氮化合物。研究人员设计合成了一种含羧基的低分子量偶氮染料PDAB，其碱性水溶液浓度突破1.5 M，与铁氰化钾阴极配对后构建出1.1V工作电压的AORFB体系。令人振奋的是，该电池在10 mA cm^-2电流密度下经100次充放电循环后，仍保持18 mAh g^-1的放电容量，体积容量达720 mAh L^-1，且每循环容量衰减率仅0.037%。这项研究为开发兼具高溶解度与稳定性的有机电解液提供了分子设计范式。

研究团队采用核磁共振（¹H-NMR）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）确认PDAB结构，通过循环伏安法评估电化学性能，并采用石墨毡电极和Aquivion?离子交换膜组装全电池测试实际性能。

Anolyte Characterization
光谱分析显示PDAB的羧基显著增强碱性溶解性，¹H-NMR中10.51 ppm的羟基特征峰证实其结构完整性。电化学测试表明该化合物具有可逆的两电子氧化还原特性。

Conclusion
研究证实PDAB的羧基修饰策略有效解决了传统偶氮化合物疏水性难题，其99.96%的循环容量保持率创下AORFB阳极材料新纪录。分子动力学模拟揭示，羧基与水分子的氢键网络是维持高溶解度的关键。

这项突破性工作不仅将简单偶氮分子的应用拓展至储能领域，更开创性地提出"功能基团定向修饰"的分子工程策略。相比需要复杂合成的稠环芳烃电解质，PDAB仅需三步常规反应即可制备，且原料成本降低80%。该成果为开发下一代低成本、高安全性的电网级储能系统奠定了材料基础，尤其对沙漠地区光伏储能具有特殊价值——其碱性电解液体系可有效适应当地高温干旱环境。随着Kemiwatt等企业加速AORFB商业化进程，这类"分子裁剪"设计理念或将重塑未来储能技术格局。