近日，济南大学周伟家教授、谭华教授联合安徽工业大学贾德东教授、复旦大学晁栋梁教授，在《科学通报》（Chinese Science Bulletin）上发表了题为“有机-无机双活性位点金属有机框架材料纳米阵列及其高性能水系锌基电池”的研究论文（DOI：10.1360/CSB-2026-0350）。济南大学前沿交叉科学研究院谭华教授为本文第一作者及共同通讯作者，济南大学周伟家教授、安徽工业大学贾德东教授为共同通讯作者，济南大学前沿交叉科学研究院为第一作者单位。

内容简介

随着全球对可持续能源存储需求的持续增长，水系锌基电池凭借高安全性、低成本与环境友好的突出优势，逐渐成为储能领域的研究热点。但目前水系锌基电池的整体性能仍受限于正极材料容量偏低、循环稳定性不足等瓶颈，研发高容量、长寿命的正极材料，是推动水系锌基电池技术进步与实际应用的关键。金属有机框架材料（MOFs）因活性位点丰富、比表面积高、孔径结构可调，在能量存储与转化领域展现出广阔应用前景；其中导电 MOFs 依托具有氧化还原活性的共轭配体与金属节点配位组装，兼具本征导电性与丰富多孔结构，可为电子和离子传输构筑低能垒路径，是一类极具发展潜力的新型电极材料。然而现有导电 MOFs 在实际应用中仍存在明显短板：一方面，其容量输出通常依赖金属节点或有机配体的单一氧化还原活性位点，另一组分多仅作为电荷传输载体不参与储能，限制了容量提升；另一方面，现有材料多以粉末形式存在，电极制备需引入非活性高分子黏结剂，既会堵塞孔道、阻碍电解液离子与深层活性位点接触，又易在反复充放电过程中出现活性层界面剥离，导致性能衰减，也难以适配柔性储能器件的应用需求。

基于上述问题，本研究以具有可逆氧化还原活性的六羟基三亚苯（HHTP）为有机配体，二价钴、镍离子为金属节点，通过一步水热法在柔性碳布基底上原位构筑了三维自支撑导电 MOFs 纳米阵列（Co-MOFs@CC 与 Ni-MOFs@CC），并将其应用于碱性水系锌基电池正极。实验结合理论计算证实，该电极体系可实现有机配体醌/酚结构可逆转化、金属中心多价态演变共同参与的有机-无机双活性位点协同储能机制，配合三维阵列结构的快速传质优势与稳固的界面结合，显著提升了电极的容量输出、反应动力学与循环稳定性。其中 Co-MOFs@CC 电极在 0.5 mA/cm⟡ 电流密度下可达到 0.45 mAh/cm⟡ 的面积容量，3000 次循环后容量保持率为 93%，综合性能明显优于 Ni-MOFs@CC 对照样品。进一步以此为正极组装的柔性准固态锌基电池，同样展现出高容量、长循环寿命与优异的机械柔韧性。该工作提出的有机-无机双活性位点设计与自支撑阵列结构协同调控策略，有效克服了传统 MOFs 基正极容量不足与柔韧性差的难题，为高性能多氧化还原活性位点 MOFs 基电极与柔性储能器件的设计开发提供了新思路。

要点一：原位构筑三维自支撑cMOFs 纳米阵列电极

要点二：有机-无机双活性位点 cMOFs 微观结构与配位环境表征

要点三：有机-无机双活性位点cMOFs储能行为验证

要点四：有机-无机双活性位点cMOFs协同储能机理揭示

要点五：柔性准固态锌基电池的器件性能与应用潜力