聚二萘嵌苯二酰亚胺（PDI）具有较低的电导率、可逆活性位点有限、储钾稳定性差等缺点。

近日，青岛科技大学秦国辉，济南大学原长洲教授报道了首次设计了一种独特的层次化有机-无机杂化材料（PDI@Fe-Sn@N-Ti₃C₂T_x），其中双金属Fe和Sn原子（Fe-Sn）和纳米级的PDI通过强烈的化学作用均匀地分布在N-Ti₃C₂T_x中。

文章要点

1）研究人员首先通过在NH₃中退火多层Ti₃C₂T_x，制备了类手风琴状的N-Ti₃C₂T_x。然后，通过H₂O₂参与液相还原的途径，使得Fe/Sn单原子均匀分布在N-Ti₃C₂T_x表面，制备FeSn@N-Ti₃C₂T_x，最后进行原位聚合得到PDI@Fe-Sn@N-Ti₃C₂T_x杂化产物。

2）单原子Fe-Sn通过Fe/Sn-N₃键与N-Ti₃C₂T_x结合，同时通过d-π杂化与PDI官能团化。引入的N-Ti₃C₂T_x有利于提高PDI的电子导电性，为Fe-Sn的均匀沉积提供了锚定位点，并使PDI更易于与K⁺接触。而极化的Fe-3d和Sn-5s轨道将高自旋电子从Fe-Sn输运至N-Ti₃C₂T_x和PDI，导致PDI的最高占据分子轨道（HOMO）填充率较高。因此，在PDI@Fe-Sn@N-Ti₃C₂T_x中，14电子的氧化还原位点显著减弱了C=O/C=N/C=C的解离势垒。

3）由于其几何特性、较强的配位相互作用、电子极化和成分协同作用，使得杂化体系具有更接近的氧化还原活性位点和加速的动力学行为。因此，PDI@Fe-Sn@N-Ti₃C₂T_x复合正极在可逆容量、倍率容量和循环稳定性方面表现出了优异的储钾性能。此外，基于PDI@Fe-Sn@N-Ti₃C₂T_x的PIB在极低的工作温度下也表现出良好的灵活性和强大的适应性，突出了其作为稳定而低成本的PIB正极的巨大应用前景。

参考文献

Pinyu Han, et al, Organic-Inorganic Hybridization Engineering of Polyperylenediimide Cathodes for Efficient Potassium Storage, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI：10.1002/anie.202110261

https://doi.org/10.1002/anie.202110261