不可控的锌（Zn）枝晶生长和副反应是制约Zn金属负极商业化的主要因素。

近日，北京化工大学于乐教授，南洋理工大学楼雄文教授报道了研制了一种TiO_x/Zn/N掺杂的碳反蛋白石（TZNC IO）基质来调节Zn沉积。

文章要点

1）首先聚苯乙烯（PS）球通过蒸发诱导自组装方法在Ti箔上形成紧密排列的蛋白石阵列。然后，采用连续浸渍和煅烧的方法合成了TiO_x/ZnO IO。在这一阶段，PS蛋白石既可以作为负载TiO_x/ZnO前驱体的载体，也可以作为大孔IO结构的模板。然后，用2-甲基咪唑溶液处理TiO_x/ZnO IO，将ZnO转化为沸石咪唑骨架（ZIF）粒子。在最后一步，TiO_x/ZIF IO在N₂气氛下经退火后可以拓扑演化为TZNC IO。

2）研究发现，无定形TiO_x和Zn/N掺杂的碳可以作为亲Zn成核点来阻止寄生反应。更重要的是，高度有序的IO主体均匀了局部电流密度和电场，以稳定Zn沉积。此外，三维开放网络可以调节Zn离子通量，使其在大电流密度下具有稳定的循环性能。

3）得益于丰富的亲Zn位点和开阔的构造，可以形成粒状锌矿床。正如预期的那样，TZNC IO主体在1 mA cm^-2的电流密度下保证了稳定的镀锌/剥离，并在450小时内保持长期稳定。进一步，开发的TZNC@Zn||V₂O₅全电池在5.0 A g^-1下的循环寿命超过2000次。

参考文献

Formation of Super-assembled TiO_x/Zn/N-doped Carbon Inverse Opal Towards Dendrite-Free Zn Anodes, Angew. Chem. Int. Ed. 2021

DOI: 10.1002/anie.202115649

https://doi.org/10.1002/anie.202115649