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川大張云/郭俊凌/吳昊Sci. Adv.: 用于高度可逆鈉離子電池的多種固有分子相互作用的超結構介晶

自然界中的軟結構，例如超螺旋DNA和蛋白質，可以通過多種非共價分子相互作用組織成復雜的層次結構，而識別能夠促進長期層次結構的新類別的自然構建塊仍然是一個難以實現的目標。

在此，四川大學張云教授、郭俊凌教授、吳昊研究員等人報道了一種自下向上的層次化金屬-酚醛介晶的合成，在不同長度尺度上以時空可控的方式進行自組裝。

這種具有有序四級結構的分級金屬-酚類介晶是通過將一個小的平面天然酚類分子 [鞣花酸 (EA)，一種在水果、蔬菜和樹皮中發現的雜四環分子] 與鉍離子自組裝而成。基于酚醛的配位復合物組織成超分子線，組裝成三級納米級細絲，最后組裝成四級介晶。

圖1. Bi-EA介晶中多尺度結構的結構分析

該介晶熱轉化為金屬-碳混合框架（HBiC）后，分層有序的結構得以保留。當用作鈉離子電池（SIBs）的高性能負極材料時，在200 A g^-1的超高倍率下可提供72.5 mAh g^-1的高容量，且在5.0 A g^-1的電流密度下1000次循環后保持90%的容量。

作者通過原位TEM和XRD全面揭示了這種納米復合材料的電化學儲鈉機制和結構演化過程，以及在促進Na⁺離子擴散方面的結構優勢。

圖2. HBiC作為負極材料的電化學性能和儲鈉機制

Superstructured mesocrystals through multiple inherent molecular interactions for highly reversible sodium ion batteries, Science Advances 2021. DOI: 10.1126/sciadv.abh3482

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