聚氧化金屬酸鹽（POMs）作為一類獨特的具有優(yōu)異多電子氧化還原特性和定義明確的金屬氧化物團簇，在能量存儲和轉(zhuǎn)換領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注，但要實現(xiàn)其高度均勻穩(wěn)定的單分散性仍具有挑戰(zhàn)性。

圖1 材料表征

東北師范大學(xué)譚華橋、李陽光、內(nèi)蒙古大學(xué)張江威等首次以聚氧釩酸鹽（POV）–(NH₄)₂[VIV₃VV₃O10{NH₂C(CH₂O)₃}₃]（tris-V₆O₁₉）為節(jié)點，通過綠色水熱合成方法成功獲得了三維共價聚氧釩酸鹽有機框架（POF-1）。

全散射原子對分布函數(shù)（PDF）中短程結(jié)構(gòu)分辨率表明，在POF-1中，tris-V₆O₁₉團簇成功地單分散并作為節(jié)點共價連接到POF-1中，POF-1呈現(xiàn)出三維非互穿二維拓撲結(jié)構(gòu)。開放且相互連接的多孔結(jié)構(gòu)使每個tris-V₆O₁₉團簇都能充分暴露，從而有利于V^IV/V^V活性成分的完全利用，并促進表面快速傳質(zhì)。

圖2 電化學(xué)性能研究

因此，POF-1作為鋰離子電池（LIBs）的負極表現(xiàn)出了優(yōu)異的電化學(xué)性能，在0.1 A g^-1的電流密度下實現(xiàn)了887.4 mAh g^-1的高可逆比容量。同時，它還具有長期循環(huán)穩(wěn)定性，1000次循環(huán)后容量保持率高達92%。

電化學(xué)機理和密度泛函理論（DFT）計算表明，tris-V₆O₁₉中的V中心和有機1,4-雙（3-二甲基氨基-1-氧代丙基-2-烯基）苯（BDOEB）鏈接劑的羰基（C═O）是主要的活性位點，每個POF-1最小片段可儲存多達14個鋰離子。此外，當應(yīng)用于鈉離子電池（SIBs）時，POF-1也表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，在0.05 A g^-1的條件下，其可逆比容量達到257.7 mAh g^-1，在儲能領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。

圖3 動力學(xué)研究

3D Covalent Polyoxovanadate-Organic Framework as Anode for High-Performance Lithium-Ion Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202306598