在有机氧化还原电极的充电和放电过程中，自由基是不可避免的中间体。增加自由基中间体的反应性可以使容量最大化并能够提高倍率性能，但对循环稳定性是有害的。因此，可控地平衡氧化还原反应性和自由基中间体稳定性以优化电化学性能是一个巨大的挑战。
南方科技大学Zhouguang Lu课题组报道了不同堆叠厚度的2D-COF作为钠离子电池（NIB）的可充电负极，系统地研究了氧化还原活性和自由基中间体稳定性对COF层厚度的依赖性。综合包括电子顺磁共振（EPR）、拉曼、X射线吸收、FTIR、核磁共振谱测试结合DFT计算，用于监测β-酮胺中CO和α-C自由基中间体的形成和转化在氧化还原过程中连接的COF。研究者证实了C-O•和α-C自由基中间体的氧化还原在嵌钠/脱钠过程中起重要作用。其中，堆叠行为可以通过2D COF的厚度进行调节，通过减少2D COF的厚度，可以系统地和同步地改善自由基中间体的稳定性和它们的贡献能力。可逆氧化还原化学的调节和COF中自由基中间体的稳定机制为设计用于能量储存和转化的新型高性能有机电极材料提供了新的入口。
Shuai Gu, Shaofei Wu, Lujie Cao, Minchan Li, Ning Qin, Jian Zhu, Zhiqiang Wang, Yingzhi Li, Zhiqiang Li, Jingjing Chen, Zhouguang Lu, Tunable Redox Chemistry and Stability of Radical Intermediates in 2D Covalent Organic Frameworks for High Performance Sodium Ion Batteries. J. Am. Chem. Soc., 2019.
DOI: 10.1021/jacs.9b03467
