1. 双活性位点COFs阳极使稳定的含水质子电池成为可能
本文要点：
含水质子电池(APBs)因其具有非凡的可持续性和优异的倍率性能而成为电网级储能的潜在动力，受到越来越多的关注。然而，阳极材料有限，有效平衡容量和循环性能仍然是一个巨大的挑战。在这里，作者报道了一种含有C=O和C=N双活性位点的共价有机框架(TABQ-COF)作为质子电池的高容量和长循环阳极。双活性位点的质子储存能力和每个重复单元的多达九个质子氧化还原化学机制已经通过实验和密度泛函理论计算得到证实。不溶性TABQ-COF电极表现出非常高的401 mAh g−1比容量、出色的循环稳定性(7500次循环后100%容量保持率)和高倍率性能(50 A g-1下90 mAh g-1)。当与二氧化锰阴极耦合时，所构建的塔布-COF//二氧化锰电池在5 A g−1下实现了247 mAh g-1的可逆容量，在10000次循环后容量保持率高达100%。此外，TABQ-COF//MnO2电池可以在40°C的冷冻电解液中良好运行，并表现出高容量和循环稳定性，这意味着在极端温度下具有巨大的储能潜力。
https://doi.org/10.1002/anie.202424025
2. 超共轭蒽醌羰基COFs作为高性能铵离子电池负极材料
本文要点：
共价有机框架(COFs)是近年来出现的一种很有前途的铵离子电池(AAIBs)阳极候选材料，但需要开发合适的COFs和进一步研究其储能机制。在这里，作者报道了一种含蒽醌羰基的COF作为AAIBs的阳极，其在0.1 A g-1下表现出141 mAh g-1的高比容量和良好的循环稳定性，在6 A g-1下循环8000次后保持率为90%。作者发现COF中具有超共轭结构的蒽醌羰基(记为C=O1)可以与NH4+离子形成氢键，从而充当最佳位置并为NH4+离子存储提供主要贡献，而同一COF中的另一种羰基(记为C=O2)遭受烯醇-酮互变异构，这阻止了氢键的形成，因此不利于NH4+离子存储。理论计算进一步证实了这一点，其中C=O1基团的氢键速率比C=O2基团的氢键速率快得多。这项工作不仅为理解NH4+离子存储机制提供了见解，也为设计先进的COF基AAIBs材料提供了新思路。
https://doi.org/10.1002/anie.202424494
3. 锌金属阳极生物诱导COFs膜调控水分子
本文要点：
含水锌离子电池(AZIBs)中的锌金属阳极面临着令人生畏的挑战，包括不希望的水诱导寄生反应和缓慢的离子迁移动力学。在这里，作者开发了三维共价有机框架(COF)膜，其具有朝向稳定的锌阳极的生物激励离子通道。这些COFs以亲锌吡啶-N位点为特征，能够有效调节阳极-电解质界面的水分子。系统的实验分析和理论模拟揭示了优化的COF-320N膜具有离子泵的功能，从而促进了Zn2+的传输，抑制了锌阳极和自由水分子之间的直接接触。因此，生物启发策略实现了改进的Zn2+迁移数(0.61)、快速的去溶剂化动力学和抑制的氢析出。与COF-320N膜集成的锌-二氧化锰袋电池表现出良好的电化学性能。这种优化锌阳极的生物启发概念为开发先进的能量存储设备开辟了新的途径。
https://doi.org/10.1002/anie.202424184
4. COF辅助构建立体质荷通道以提高高性能燃料电池的活性
本文要点：
二维层状材料分散了铂位点，并使燃料电池的贵金属用量最小化，而堆叠层的传质阻力导致器件失效，膜电极组件(MEA)的性能显著下降。在本文中，作者将多孔和刚性磺化共价有机框架(COF)植入石墨烯基催化层，用于构建立体质荷通道，这极大地促进了旋转圆盘电极(RDE)测量和MEA装置测试中氧还原反应的活性。具体地说，在RDE试验中加入适当的COF修正后，归一化质量活度显著提高了3.7倍，达到1.56 A mgpt-1。特别地，在H2/空气条件下，在MEA上实现了1.015 W·cm-2的优异最大功率密度，这表示通过这种立体质荷通道的构造提高了22%。同时，在10000次稳定性测试循环后，燃料电池的开路电压仅降低了0.8%。我们进一步将这种构建质荷通道的方法扩展到颗粒PtCo和商业Pt/C催化剂，这显示了对刺激燃料电池中的催化活性的显著推动。
https://doi.org/10.1002/anie.202424179
5. 脱水增强的三嗪COFs离子识别用于高分辨率Li+/Mg2+分离
本文要点：
从盐湖卤水中精确快速提取锂对于满足全球锂资源需求至关重要。然而，设计对目标离子具有准确识别和快速传输路径的离子传输膜仍然是一个主要的挑战。在这里，作者报道了一种对Li+和Mg2+具有高分辨率的三嗪共价有机框架(COF)膜，它能够快速传输Li+,同时几乎完全抑制Mg2+渗透。COF膜对Mg2+的高截留率是通过强制离子脱水和构建能量阱实现的。COF通道的适当亲水环境促进了Li+从带负电荷的官能团中解离，允许Li+在磺酸盐侧链的支持下跳跃运输，以缩短Li+的扩散路径。在高盐度电渗析条件下，COF膜表现出稳健的Li+/Mg2+分离性能(在收集的溶液中没有检测到Mg2+，实现了有效的锂回收和高产品纯度(Li2CO3: 99.3%)。这种膜设计策略能够在电渗析锂提取过程中实现高能量效率和强有力的锂提取，并且可以推广到其他能量和分离相关的膜。
https://doi.org/10.1002/anie.202422423
