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全(quan)球向可(ke)再生能(neng)源(yuan)的过渡需要高(gao)效和可(ke)持(chi)续的能(neng)源(yuan)储存系统。相对于(yu)(yu)锂离子电(dian)(dian)池(chi)，锌基(ji)水溶液(ye)可(ke)充电(dian)(dian)电(dian)(dian)池(chi)因其具有成本(ben)低、本(ben)质安全(quan)、环境友(you)好等优势而备受关注。在锌基(ji)电(dian)(dian)池(chi)的各种阴极材料(liao)中，碘由于(yu)(yu)具有高(gao)氧化还原电(dian)(dian)位（1.38 V，I^-/I⁰对相对于Zn²⁺/Zn对(dui)），211 mAh g^-1的(de)理论比容量，在海(hai)水中50-60 µg L^-1的(de)天然丰(feng)度已(yi)成为一种有前景的(de)阴极材(cai)料(liao)。然而，多碘(dian)化(hua)物穿梭现象会导致严重(zhong)的(de)容(rong)量衰(shuai)减(jian)和(he)能量效(xiao)率损失，因此，锌碘(dian)电池（ZIB）的长(zhang)期稳定性存在挑(tiao)战(zhan)。解决这个问题需要有(you)效限制多碘化物(wu)，以降低其在电解质(zhi)中的自(zi)由(you)迁移率。

构建“蓄碘池”是解决多碘化物穿梭(suo)的(de)有前途(tu)的(de)策(ce)略(lve)（图1a）。目前，诸(zhu)如碳(tan)布、碳(tan)纳米(mi)管、石墨烯等碳(tan)基材料以及(ji)共(gong)价有(you)机框架(jia)、氢键有(you)机框架(jia)等有(you)机框架(jia)材料已(yi)被用来捕(bu)获碘物质（图1b、c），但(dan)其存在活性(xing)位点有限(xian)、成本高昂、可回收性(xing)差等局(ju)限(xian)。共价有机笼（COCs）因(yin)其(qi)具有(you)可(ke)调空腔、固有(you)孔隙率和优异的溶液加工(gong)性能(neng)而有(you)望解决多碘(dian)化物穿梭和可(ke)回收性的挑战。在这项工(gong)作(zuo)中，作(zuo)者(zhe)通过调整空腔周围(wei)的局(ju)部氮活性位点的密度(du)，精确设(she)计了(le)一系(xi)列分子材料——大(da)环M-1，笼C-2，和超(chao)蕃S-3。其中，S-3表现出卓越(yue)的包封碘物种的能力(li)，其(qi)丰富的氮活性(xing)位点为(wei)约束碘提(ti)供(gong)了强大驱动力(li)，有效地形成“蓄碘池”。实验表(biao)征和理论计算(suan)表(biao)明(ming)，高(gao)密度的氮活性位(wei)点增强了多碘化(hua)(hua)物限(xian)制(zhi)和碘转(zhuan)化(hua)(hua)。因此，开发的ZIB表(biao)现出优异的循环稳定(ding)性，在5 C下(xia)持(chi)续4000次循环(huan)，每(mei)次循环(huan)的容量下降最小为~0.0025%。此(ci)外，超蕃S-3具有优(you)异(yi)的可重(zhong)复使(shi)用性。虽(sui)然不溶(rong)于(yu)水，但其易(yi)于(yu)溶(rong)于(yu)二甲基亚砜，从而能够有效地重(zhong)新装载(zai)碘并在(zai)三次再生循(xun)环(huan)(huan)中保(bao)持(chi)稳定的循(xun)环(huan)(huan)性能，相当于(yu)85.4%的容(rong)量(liang)保(bao)持率。这一创新设计不仅提高了ZIB的长期稳定性(xing)，也是(shi)可(ke)持(chi)续电池系统发展的重要一步。 

图(tu)1：（a）“蓄碘池”的设计(ji)方案。（b）碳基材料、（c）有机骨架(jia)和（d）共价(jia)有机(ji)笼(long)作为“蓄碘池”的优点和缺点的示意图。

通常情况(kuang)下(xia)，将氮(dan)活性位点(dian)结合到材料(liao)中，通过(guo)氮(dan)位点(dian)与多(duo)碘化(hua)物之间(jian)的强相互作(zuo)用可以增(zeng)强其对(dui)多(duo)碘化(hua)物的亲和(he)力。超蕃(fan)——一(yi)种独特的(de)共价(jia)有(you)机笼，其(qi)特征(zheng)在于(yu)通过六个(ge)桥连的(de)两个(ge)面(mian)对面(mian)的(de)苯环(huan)，其(qi)中包含(han)至少12个N原子(zi)。而超蕃S-3，其近封(feng)闭空(kong)腔周围有多达18个活(huo)性(xing)氮位点，对碘具(ju)有高(gao)亲和力，使其成为高(gao)性(xing)能ZIB中“蓄碘池”的理想物质（图2a）。根(gen)据先前的报导(dao)，作者合成(cheng)了M-1、 C-2和S-3（图2a）。单(dan)晶结构(gou)分析表明(ming)，C-1的固有腔的尺寸约(yue)为9.6 Å，而(er)M-1和S-3的内(nei)腔尺(chi)寸分别为10.7 Å和10.1 Å。考虑到多碘离(li)子（I3-）的(de)尺寸约为5.14 Å，这些独(du)特的笼状(zhuang)结构非(fei)常适合用作“蓄(xu)碘(dian)池”，有效降低了(le)碘(dian)阴(yin)极中多碘(dian)离子的溶(rong)解和扩散。值(zhi)得注意的是，所制备的M-1、C-2和S-3在水(shui)中的不(bu)溶度可忽(hu)略(lve)不(bu)计，但在二甲(jia)基亚砜（DMSO）中(zhong)高度可溶(rong)，特别是S-3，这(zhei)使其可以从阴极回收和再利用（图2b-d）。

图2：（a）基于氮(dan)活性(xing)位密度调节(jie)的共价有机(ji)笼(long)的合成路(lu)线。（b）M-1、（c）C-2和（d）S-3的¹H NMR光谱(pu)，以(yi)及(ji)在H₂O和DMSO中溶解的(de)相(xiang)应图片(pian)。

大(da)环M-1包含两个吡(bi)啶基和四个仲胺单元，笼(long)C-2包含四个吡啶基和八个仲胺(an)单元，超蕃(fan)S-3包含六个吡啶基和十二个仲胺单元(yuan)，这些离散的(de)结(jie)构表现出(chu)顺序增(zeng)加的(de)氮活性位点，可能使其对多碘化(hua)合(he)物(wu)的(de)结(jie)合(he)亲(qin)和力上(shang)升，即，M-1 < C-2 < S-3。为(wei)了验证这(zhei)一假设，作(zuo)者首先进(jin)行(xing)了理论计(ji)算。如图3a所示，S-3显示出(chu)比(bi)M-1（-1.63 eV）和C-2（-3.81 eV）更负的(de)I₃^-吸(xi)附能（-6.53eV）。这表明，氮活(huo)性(xing)位(wei)点密度(du)的增加有效地增强(qiang)了共价有机笼(long)（COCs）对多碘化物的结(jie)合亲和力。随后，作者采用紫外-可见分光(guang)(guang)光(guang)(guang)度(du)滴定法(fa)进一步(bu)研究(jiu)了多碘(dian)化物(wu)与COCs的相(xiang)互作用。向空白(bai)DMSO中加入I₃^-（以钾盐形式(shi)），溶液在240-440 nm范围内的吸光度急剧增加。然而，当将(jiang)相(xiang)同(tong)的I₃^-（1 mmol L^-1）溶液加入到M-1、C-2和(he)S-3溶液(ye)中时，吸光度仅(jin)略微(wei)增(zeng)加，直(zhi)到分(fen)别在(zai)M-1、C-2和S-3的(de)多碘化(hua)物与主体(ti)（P/H）摩尔比(bi)分别为0.59、1.37和(he)3.66时达到(dao)拐点（图3b）。超过拐点，吸光度(du)随(sui)着I₃^-的进一步加(jia)入而迅速增(zeng)加(jia)。这表明增(zeng)加(jia)主体结构的氮活性中心密度显(xian)著(zhu)增(zeng)强(qiang)其限(xian)制(zhi)多碘化合物的能力。

为了评价(jia)COC对多碘(dian)化物的负载(zai)能力，将每个笼浸入浓缩的多碘(dian)化物溶液中，形成含(han)碘(dian)COC，M-1@I₃^-、C-2@I₃^-和(he)S-3@I₃^-。结(jie)果显示，所有样(yang)品(pin)均(jun)显示出显著的多碘化(hua)(hua)物(wu)吸附能力。将这些负(fu)载多碘化(hua)(hua)物(wu)的笼分散在(zai)去离(li)子(zi)水中，并在(zai)60 °C下放置12小(xiao)时。值得(de)注意的(de)是(shi)，解吸的(de)I₃^-的量与氮活(huo)性位点(dian)的密度呈(cheng)负(fu)相关，其(qi)顺序(xu)为S-3 < C-2 < M-1（图3c）这表明S-3具有作为“蓄碘池”的(de)潜力。

为了更直观地了解不同的分子笼设(she)计，作者还结合分子动力学模(mo)拟和(he)有限元分析。如图3d-f所示，所有三个笼(long)可(ke)以将多(duo)碘化(hua)物(wu)(wu)限制在其(qi)的内腔中(zhong)。特(te)别是，随着氮(dan)活性位点密度的增(zeng)加，多(duo)碘化(hua)物(wu)(wu)逐渐被锁定在分(fen)子骨(gu)架(jia)内，从半(ban)(ban)开放封装模式转变为(wei)近封闭结构，这对于抑制多(duo)碘化(hua)物(wu)(wu)穿(chuan)梭(suo)至关重要。在半(ban)(ban)开放结合的情况下，多(duo)碘化(hua)物(wu)(wu)从M-1@I₃^-迅速扩散到电(dian)解质中，导致(zhi)电(dian)解质区域内的多碘化物浓度迅速增加到27.5 mol m⁻³（图(tu)3g）。随着开放通道减(jian)少到仅(jin)剩下上下两侧（C-2@I₃^-），多碘化物向电解质中的扩(kuo)散显著减少，在(zai)电解质中产生13.8 mol m⁻³的(de)低多碘(dian)化(hua)物浓(nong)度（图(tu)3 h）。当(dang)多(duo)碘化物(wu)被完全限制在(zai)S-3@I₃^-内时，多碘穿(chuan)梭过程(cheng)被显(xian)著抑制，导致电解(jie)质中的多碘化物浓度接近于0（图3 i）。如图3j-I，随着(zhe)氮活性位点的(de)增(zeng)加(jia)，多碘化(hua)物的(de)逃逸途(tu)径逐渐受到(dao)限(xian)制，最终形成一个近封闭的(de)多碘化(hua)物约(yue)束系统。有趣的(de)是，与多碘化(hua)物的(de)络合作用也会影响这些笼的(de)电子性质。在结合后(hou)，M-1@I₃^-、C-2@I₃^-和S-3@I₃^-的HOMO-LUMO能(neng)隙逐渐(jian)减小，分别(bie)为4.97、4.95和3.41 eV（图3m）。由于较窄(zhai)的(de)带(dai)隙通常(chang)与增(zeng)(zeng)加(jia)的(de)氧(yang)化还(hai)原活(huo)性相关(guan)，这(zhei)(zhei)种趋势表明，较高密(mi)度的(de)氮(dan)活(huo)性位(wei)点不仅增(zeng)(zeng)强(qiang)了多碘(dian)化物(wu)的(de)限制，而(er)且还(hai)促(cu)进(jin)了碘(dian)的(de)转化，进(jin)一步突出了这(zhei)(zhei)些分子结构的(de)多功(gong)能性。 

图3：（a）M-1、C-2和S-3对I₃^-的吸(xi)附能。（b）将I₃^-溶液逐渐滴(di)加(jia)到含(han)有(you)M-1、C-2和(he)S-3的DMSO溶(rong)液(ye)中后，在365 nm处吸光度(du)的(de)变化。（c）在(zai)60 °C下放置12小(xiao)时前后，含有(you)多(duo)碘(dian)化物负载的COC的水溶液的紫(zi)外-可(ke)见光谱。分子动力学(xue)模拟(ni)揭示了I₃^-在（d）M-1@I₃^-、（e）C-2@I₃^-和(he)（f）S-3@I₃^-中的(de)吸附。通过(guo)COMSOL Multiphysics模拟，研究了I₃^-在（g）M-1@I₃^-，（h）C-2@I₃^-和(he)（i）S-3@I₃^-中的(de)扩散过程。I₃^-在（j）M-1@I₃^-、（k）C-2@I₃^-和（l）S-3@I₃^-中的扩散模型。（m）M-1@I₃^-、C-2@I₃^-和S-3@I₃^-的HOMO和LUMO图谱。

接着，作者通过开发的含多碘COCs（M-1@I₃^-、C-2@I₃^-和S-3@I₃^-）作为(wei)阴极(ji)进一步组装ZIB，以(yi)评估其对(dui)电(dian)池(chi)性能的影响。首(shou)先进行电(dian)化学阻抗谱（EIS）曲线以评估跨不同碘阴极(ji)的电荷转移电阻。如图4a所(suo)示，S-3@I₃^-表(biao)现出优越的动力学，电(dian)荷(he)转移电(dian)阻(zu)仅为~82 Ω，低于M-1@I₃^-（~185 Ω）和C-2@I₃^-（~143 Ω）。此(ci)外，活化能（E_a）是基(ji)于电荷转移电阻(zu)的温度依赖(lai)性(xing)变化，按照Arrhenius方程(cheng)估算，S-3@I₃^-的Ea值为22.3 kJ mol⁻¹，显(xian)著低于M-1@I₃^-（34.2 kJ mol⁻¹）和C-2@I₃^-（31.8 kJ mol⁻¹）的Ea值(zhi)（图(tu)4b），表明S-3@I₃^-的反应动力(li)学增(zeng)强(qiang)。

循(xun)环伏安（CV）曲线也证实了该结(jie)果(guo)（图4c）。在三个分子笼(long)中，S-3@I₃^-显(xian)示出最低的(de)极化（~0.12 V），在约1.32/1.20 V（vs. Zn/Zn²⁺）处具(ju)有(you)一对可逆(ni)的氧化(hua)还原峰。相(xiang)比(bi)之下，M-1@I₃^-（1.45/1.13 V）和C-2@I₃^-（1.40/1.15 V）的氧化(hua)还(hai)原峰向两端逐渐移动，导致其极化(hua)电压分(fen)别增加(jia)0.32和0.25 V。此外，通过(guo)(guo)引入基于(yu)恒(heng)电流间歇滴定曲线(xian)的(de)内(nei)阻来量化循环过(guo)(guo)程中的(de)极化变化，如(ru)图4d所示(shi)，在碘(dian)氧(yang)化的初始(shi)阶段（主要是I^-/I₃^-过程），C-2@I₃^-和S-3@I₃^-都比M-1@I₃^-表现出更快的动力学。在(zai)放电过程(cheng)中，C-2@I₃^-和S-3@I₃^-的还原动力学明显快于(yu)M-1@I₃^-。这些观察结果表(biao)明碘转(zhuan)化动力学遵循S-3 > C-2 > M-1的(de)趋势。

作者还通过恒电流(liu)充电和(he)放电测(ce)试进一(yi)步(bu)评估这(zhei)些COC的倍率性能。因此，S-3@I₃^-表现出优异(yi)的倍率性能，在1、2、5和10 C的电(dian)流密度下分别表(biao)现出129.0、123.8、115.0和104.5 mAh g⁻¹的比容量（图4e）。相比之下，M-1@I₃^-和C-2@I₃^-在(zai)10 C时的比(bi)容量分别(bie)为63.7和(he)77.9 mAh g⁻¹。当电流密度依次恢复到1、2、5和(he)10 C时，S-3@I₃^-的比容量几乎恢复到其初始值，表明其具有优异的可逆性。然而，由于M-1@I₃^-与碘的结合(he)不足(zu)，其容量(liang)恢复(fu)(fu)率在恢复(fu)(fu)到1 C时仅(jin)为82.1%，明(ming)显低于(yu)C-2@I₃^-（96.8%）和S-3@I₃^-（97.1%）。图4f显示了1 C下相应的充电/放电曲线，表明S-3@I₃^-表现(xian)出(chu)比M1@I₃^-（128.5 mV）和C-2@I₃^-（106.9 mV）更(geng)低的电压极化（78.4 mV），这归(gui)因于其优异(yi)的碘转(zhuan)化动力(li)学。进一步研究(jiu)这些COCs的(de)长期循环性(xing)能，即(ji)使碘(dian)含量高(gao)达58.9wt%，S-3@I₃^-在5 ℃下(xia)循(xun)环(huan)1100次后仍能保持112.1 mAh g⁻¹的比容量，相当于(yu)97.9%的超高容(rong)量(liang)保持率（图4g）。与此形成鲜明对(dui)比的(de)是，M-1@I₃^-和C-2@I₃^-在(zai)1100次循环(huan)后分别仅(jin)表现出65.6%和71.8%的容量保(bao)持率(lv)。在(zai)循环(huan)后拆卸电(dian)池时，M-1@I₃^-、C-2@I₃^-和S-3@I₃^-的(de)隔板分别显示出棕色(se)、黄色(se)和无色(se)的(de)不同颜色(se)（图4h）。通常，随(sui)着(zhe)多碘化物浓度的降低(di)，颜色从红棕色褪色为黄色。这一(yi)观(guan)察结果(guo)表明，在S-3@I₃^-基ZIB中发生的穿梭效应可以忽(hu)略不计，而M-1@I₃^-和C-2@I₃^-都(dou)表现(xian)出明显的多碘化物穿梭。因此，基于“蓄碘池”概念构建的(de)S-3可以(yi)成为限制多碘化物的理想(xiang)材料。 

图4：M-1@I₃^-、C-2@I₃^-和S-3@I₃^-的（a）EIS测(ce)量和(he)（b）相应Arrhenius图(tu)。（c）M-1@I₃^-、C-2@I₃^-和S-3@I₃^-在0.1 mV s⁻¹扫描速率下的CV曲线。（d）具有(you)不同阴极的(de)ZIB的内阻(zu)。（e）M-1@I₃^-、C-2@I₃^-和S-3@I₃^-在稳(wen)定(ding)后的倍率性能和（f）在(zai)1C下的相应(ying)充放电曲线。（g）在5 ℃下，M-1@I₃^-、C-2@I₃^-和S-3@I₃^-的长期循环性能比较。（h）使(shi)用不同(tong)阴极(ji)的ZIB中的(de)电解(jie)质在长时间循环后的(de)UV-vis光(guang)谱。

原位紫外-可见光谱阐明了放(fang)电过程中(zhong)COC内多碘化(hua)合物(wu)穿梭程(cheng)度(du)。如(ru)图5a-c所示，M-1@I₃^-中的多碘(dian)化物表现出最明显(xian)的多碘(dian)化物穿(chuan)梭(suo)，随着(zhe)放电深度的增加，多碘(dian)化物浓度急剧上升。相比之下，随着(zhe)氮活(huo)性位点增加，多碘(dian)化物穿(chuan)梭(suo)显(xian)著降(jiang)低(di)（C-2@I₃^-）。特别是在S-3@I₃^-中(zhong)(zhong)，电(dian)解质溶液中(zhong)(zhong)的多(duo)碘化物浓度(du)在(zai)放(fang)电(dian)期(qi)间始终保(bao)持(chi)在(zai)低水(shui)平。这些表明高密度(du)氮(dan)活(huo)性位点在(zai)“多碘(dian)储库”电极中的重要性。此外，研(yan)究了S-3@I₃^-阴极内(nei)的碘(dian)转化过程(cheng)。如图(tu)5d所示(shi)，非原位X射(she)线光电子能谱（XPS）技术揭示了整个电池循(xun)环过(guo)程(cheng)中(zhong)碘价(jia)态的(de)轨迹。在充电过(guo)程(cheng)中(zhong)，整个I 3d XPS峰向更(geng)高的结合能移(yi)动，表明碘的价(jia)态增加，特别是从(cong)I^-到(dao)I⁰的(de)转(zhuan)化。在放电期(qi)间，该(gai)过程反(fan)转(zhuan)，峰回到较低(di)的(de)结(jie)合能，表示碘(dian)价(jia)态从I⁰返回到I^-。这些结(jie)果(guo)证实了(le)(le)了(le)(le)S-3@I₃^-阴极内高度可逆的碘氧(yang)化(hua)还原过(guo)程。通(tong)过(guo)原位拉曼光谱对(dui)碘转化(hua)进一(yi)步研究。如图5e所示，在约120和170 cm^-1处的峰分别对应于(yu)I₃^-和(he)I₅^-离子。在充电(dian)过程(cheng)中(zhong)，I₃^-峰的强度随电位升(sheng)高而增加，在1.6 V附近达(da)到最大值，而I₅^-离子开始仅在高充电深度(du)（>1.5 V）出现。这一进程反映了I-物种的逐步氧化，遵(zun)循(xun)I^-→I₃^-→I₅^-的(de)顺序。相反，I₃^-和(he)I₅^-的特征(zheng)峰在放电期间随着电压的降低而减小，表明(ming)在阴极处的可逆(ni)还原过程，表示为(wei)I₅^-→I₃^-→I^-。基于这(zhei)些结果，作者(zhe)提出了在S-3@I₃^-阴极中可能(neng)的(de)碘转化过程，即I^-↔I₃^-↔I₅^-，其与ZIB中的碘转化(hua)机制一致(zhi)。

图5：电解质在(zai)（a）M-1@I₃^-、（B）C-2@I₃^-和（c）S-3@I₃^-放电过程中的原(yuan)位紫(zi)外-可见光谱。（d）在各种充(chong)电状态下S-3@I₃^-阴极的I 3d XPS图谱。（e）在充放电过(guo)程中S-3@I₃^-阴(yin)极的原位拉(la)曼(man)光谱和相(xiang)应的时间(jian)-电压曲线。

为了进一步评估COC的(de)实际可用性，在高(gao)碘(dian)面积负载下(xia)研究了具有S-3@I₃^-电(dian)极的ZIB的长期稳定(ding)性。如(ru)图6a所示，在碘(dian)面积负载为3.7 mg cm^-2的情况下，电(dian)池可以在(zai)5 C下实现108.4 mAh g^-1的(de)初始(shi)比容量。值得(de)注意的(de)是，电(dian)池在4000次循环后仍(reng)然保持(chi)97.7 mAh g^-1的容(rong)量，相当(dang)于(yu)90.1%的(de)(de)容量(liang)保(bao)留率(lv)。此外，多碘化(hua)物穿梭的(de)(de)抑制(zhi)显著增强了电池的(de)(de)自放电性能，对应于91.0%的24小时容量保(bao)持率（图6b）。如图6c所示(shi)，电池在(zai)0.5C下(xia)的初始比容量约为5 mAh。经过120次循(xun)环后，其容量保(bao)持率保(bao)持在82%，平均库仑效率接近100%，表明S-3@I₃^-阴极(ji)具有优异的可用性。鉴(jian)于ZIB的高度(du)安全性(xing)和环境友好性(xing)，它们非常适合应用于(yu)人类健(jian)康(kang)监测系统。因(yin)此，我们将多个ZIB串(chuan)联连接，为心率监测设(she)备供电（图(tu)6d）。图6e反映了(le)由这种电池供(gong)电的(de)心率(lv)监测(ce)设备(bei)。

最后，作者还通过利用S-3@I₃^-电极的(de)不溶于水但溶于DMSO的性(xing)质来评(ping)估(gu)其可(ke)回收性(xing)。再(zai)生过(guo)程(cheng)如图6 f所示，在三个再生循环后，电池极化没有显著变(bian)(bian)化。同时(shi)，回收(shou)材料(liao)的循环稳定性几乎保持不变(bian)(bian)，表现(xian)出(chu)小于3%的(de)变化率(lv)（图(tu)6 g）。尽管再循环的S-3@I₃^-阴(yin)极的初(chu)始比容量(liang)随着连续(xu)的再(zai)(zai)生(sheng)循(xun)环而下(xia)降(jiang)，但是与(yu)初(chu)始水平(ping)相比，在三个再(zai)(zai)生(sheng)循(xun)环之(zhi)后(hou)保持(chi)85.4%的容量保持率(lv)。此外，库(ku)仑效率(lv)在两次循(xun)环后接近(jin)100%，在(zai)第三(san)次(ci)循环后(hou)降至89%，进(jin)一步突出了(le)S-3的优(you)异可回收性(xing)。 

图6：（a）在5 ℃下使(shi)用S-3@I₃^-阴(yin)极的ZIB的长期(qi)循环(huan)性(xing)能。（b）具有S-3@I₃^-阴极的(de)ZIB的自放电时间-电位(wei)曲线。（c）使用(yong)S-3@I₃^-作为(wei)阴极(ji)的ZIB在(zai)0.5C下的长期循环性能。（d）人体(ti)心率(lv)测试设备的(de)示意(yi)图。（e）由(you)串联袋装ZIB供(gong)电的(de)(de)心率(lv)测试系统的(de)(de)工作曲线。（f）S-3@I₃^-阴极的回收过程(cheng)示意图。（g）S-3@I₃^-阴(yin)极在不同再生时间内的循环稳定性(xing)性(xing)能。

总(zong)之，作(zuo)者(zhe)通(tong)(tong)过(guo)调节分子(zi)框架内(nei)的(de)(de)(de)局部氮(dan)(dan)活(huo)性(xing)位(wei)(wei)点(dian)密度(du)，成功设计了(le)一(yi)个(ge)可回(hui)收的(de)(de)(de)和高稳(wen)定的(de)(de)(de)共价(jia)有(you)机笼基碘(dian)(dian)阴极。这些(xie)氮(dan)(dan)活(huo)性(xing)位(wei)(wei)点(dian)在低密度(du)下(xia)不足以(yi)包含多(duo)碘(dian)(dian)化(hua)(hua)物(wu)(wu)，通(tong)(tong)过(guo)不断提高这些(xie)位(wei)(wei)点(dian)的(de)(de)(de)密度(du)，共价(jia)有(you)机笼可以(yi)有(you)效地将多(duo)碘(dian)(dian)化(hua)(hua)物(wu)(wu)限制(zhi)在分子(zi)空腔内(nei)，从而解(jie)决多(duo)碘(dian)(dian)化(hua)(hua)物(wu)(wu)穿(chuan)梭(suo)的(de)(de)(de)挑战。此(ci)外(wai)，氮(dan)(dan)活(huo)性(xing)位(wei)(wei)点(dian)密度(du)的(de)(de)(de)增加可以(yi)通(tong)(tong)过(guo)与(yu)多(duo)碘(dian)(dian)化(hua)(hua)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)强(qiang)相互作(zuo)用促进碘(dian)(dian)转(zhuan)化(hua)(hua)动力学(xue)。因此(ci)，所开发的(de)(de)(de)S-3@I₃^-阴(yin)极在5 C下(xia)4000次循环后可以表现(xian)出90.1%的(de)优(you)异的(de)容量保(bao)持率（碘负载：3.7mg cm^-2；碘含(han)量：58.9 wt%）。此外，超(chao)蕃S-3在DMSO中的高溶解(jie)度使得能够稳(wen)定和(he)快速(su)再(zai)生，在(zai)三(san)次再(zai)生循环后(hou)实现85.4%的容量保持率。这项工作证实了共价(jia)有机(ji)超蕃基(ji)碘主体(ti)材(cai)料(liao)的结构设计和(he)可(ke)(ke)回收性，显著推进了锌碘电池的实用和(he)可(ke)(ke)持续(xu)发展。

赖飞立(li)，上海交通大学材料学院副教授/博导，金(jin)属基复(fu)合(he)材(cai)料(liao)全国重点实验室固定(ding)成员。长(zhang)期从(cong)事高分子(zi)微纳复(fu)合(he)材(cai)料(liao)、4D软体机器人(ren)、电(dian)化学(xue)能量存储(chu)/转化(hua)技术等领域的(de)研究，以(yi)第一/通讯作者(zhe)在Adv. Mater.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Energy Environ. Sci.等期刊发表论文60余篇；论文总引用1万余次(ci)，H指数为(wei)59；17篇论文入选ESI高被(bei)引(yin)论文，4篇论(lun)文入选ESI热(re)点(dian)论文。入选(xuan)国(guo)家优秀青年科(ke)学(xue)基(ji)金（海(hai)外(wai)）、上海(hai)市领军(jun)人才（海(hai)外(wai)）、小米青年学(xue)者(zhe)等(deng)；主持国(guo)家自(zi)然科(ke)学(xue)青年基(ji)金、国(guo)际(ji)合作与交流项目、国(guo)家重(zhong)点(dian)研发计划子课(ke)题(ti)等(deng)；参与出版中文专著（章节）1部(bu)；授权(quan)中(zhong)国发明专(zhuan)利20余项、PCT国际(ji)专(zhuan)利1项；获上(shang)海市(shi)自然科学二等奖1项；2023-2024连续两年入选“斯坦福大学(xue)全球前2%顶(ding)尖科学家”榜单；2024年入选英(ying)国皇家化学会JMCA新锐科(ke)学家；担任“Advanced Fiber Materials”、“Science China Materials”等(deng)国产(chan)期刊青年编(bian)委。 

何清，湖南大学教授、博士生导师、国家海外高层次青年人才。2010年7月于湖南师范大(da)学(xue)制药工程系获学(xue)士学(xue)位(wei)；2015年7月于中国科学(xue)院化学(xue)研究所获得(de)理学(xue)博士学(xue)位；2015年(nian)7月–2019年3月在（美国）德克萨斯(si)大学(xue)奥斯(si)汀(ting)分校化(hua)学(xue)系(xi)从事博士后研究（合(he)作导(dao)师为Jonathan L. Sessler教授）；2019年入选国家海外高(gao)层(ceng)次人才青(qing)年项目回(hui)国工作，任(ren)湖(hu)南大学(xue)化学(xue)系教授。主(zhu)持/承(cheng)担(dan)国家自(zi)然科(ke)学(xue)基金面(mian)上项(xiang)(xiang)目、青年项(xiang)(xiang)目及国家重点研发(fa)计划子(zi)课(ke)题(ti)等多项(xiang)(xiang)课(ke)题(ti)。主要研究方向为超(chao)(chao)(chao)分子(zi)化(hua)(hua)学(xue)和新型功能材料(liao)(liao)，包括分子(zi)笼(long)化(hua)(hua)学(xue)（超(chao)(chao)(chao)蕃化(hua)(hua)学(xue)与塔笼(long)化(hua)(hua)学(xue)）、新型非共价相互作用力、先进超(chao)(chao)(chao)分子(zi)材料(liao)(liao)（非多孔非晶态超(chao)(chao)(chao)吸(xi)附材料(liao)(liao)、超(chao)(chao)(chao)分子(zi)离子(zi)传导膜）和超(chao)(chao)(chao)分子(zi)分离技术。在Sci. Adv.、Nat. Commun.、Chem.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Sci.、Adv. Energy Mater.、Chem. Rev.、Chem. Soc.Rev.、Acc. Chem. Res.、Coordin. Chem. Rev.、CCS Chem.等国际著名期刊上发(fa)表学术(shu)论文(wen)60余篇，申(shen)请(qing)/授权专利8项。荣获2025年度“Thieme Chemistry Journals Award”国际(ji)学术奖(jiang)。目前(qian)担任《四(si)面体》（Tetrahedron）和《四面体快报》（Tetrahedron Letters）青年编委、《Tetrahedron Chem》客座(zuo)编辑。

文献详情：

Unlocking Durable and Sustainable Zinc-Iodine Batteries via Molecularly Engineered Polyiodide Reservoirs

Leiqian Zhang, Ke Luo, Jiaming Gong, Yazhou Zhou, Hele Guo, Yi Yu, Guanjie He, Jean-François Gohy, Ivan P. Parkin, Johan Hofkens, Qing He*, Tianxi Liu, Klaus Müllen, and Feili Lai*

Angew. Chem. Int. Ed., 2025, e202506822.

//doi.org/10.1002/anie.202506822

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