锌基水系电池因其理论容量高、安全、成本低而备受关注，但与枝晶生长密切相关的析氢、鉴定或抑制机理的研究却很少，仍极具挑战性。

近日，华南师范大学兰亚乾教授，Yifa Chen开发了一系列的亲锌COFs（即Zn-AAn-COF, Zn-DAAQ-COF, Zn-DAA-COF）作为模型平台来控制ZABs中的氢析出和锌离子通量。

文章要点

1）密度泛函理论(DFT)计算结果表明，与锌箔相比，亲锌型COF对锌原子的吸附能更高，展示了其更出色的亲锌能力，此外，其独特的孔结构和静电势分布能有效地去除电解液中的溶剂化锌。

2）具体来说，利用COFs基模型平台，研究人员成功的鉴定和研究了析氢。其中ZnAAn-COF型电池的产氢量仅为0.002 mmol h^-1 cm^-2 H₂，比裸锌电池的产氢量低了2个数量级。此外，PVC-Zn-AAn-COF@Zn阳极在对称电池中，即使在20 mA cm^-2的高电流密度下，也能平稳工作3000周，过电位低至~79.1 mV。此外，它的寿命是裸锌电池的近16倍，在20 mA cm-2时的平均库仑效率(CE)高达98.7%。当与MnO₂正极配对时，整个电池在200 mA g^-1时表现出良好的循环稳定性(放电容量217.2 mAh g^-1)，远高于在类似条件下Zn//MnO2电池（放电容量123.9 mAh g^-1）。

3）研究人员通过DFT计算和充分的表征，对H₂抑制和Zn枝晶形成进行了深入的研究，表明这些COFs可以提高H₂析出的能垒，均匀化离子分布或电场，从而获得高性能的性能。

参考文献

Can Guo, et al, Synergistic Manipulation of Hydrogen Evolution and Zinc Ion Flux in Metal-Covalent Organic Frameworks for Dendrite-free Zn-based Aqueous Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202210871

https://doi.org/10.1002/anie.202210871