近年來，水系非金屬離子電池因安全性高、成本低、充電快等優勢備受關注，其中NH4+離子憑借資源豐富、水合離子半徑小（擴散速度快）、靈活的四面體結構（便于形成氫鍵）脫穎而出。然而，盡管無機電極材料在水系銨離子電池（AAIBs）中發展已久，但仍面臨諸多挑戰。有機分子作為電極材料雖具有結構可設計、活性官能團豐富、可持續性強等優點，但有機小分子易溶解，影響電池循環穩定性。相比之下，共價有機框架（COFs）憑借其豐富的孔道、官能團和牢固的共價鍵，為NH4+離子的嵌入/脫出提供了有利環境。然而，目前關于COFs作為AAIBs電極材料的研究較少，其儲能機理，尤其是羰基官能團與NH4+離子的相互作用機制尚不明確，相關應用研究存在空白，亟待深入探索。

鑒于此，包福喜、郭文、李永生等提出了一種含蒽醌羰基COF（DAAQ-TP-COF）用于AAIBs陽極材料。實驗結果顯示，在0.1 A g-1的電流密度下，該陽極材料展現出高達141 mAh g-1的比容量。此外，在6 A g-1下循環8000次，其比容量仍可保持90%以上，表明DAAQ-TP-COF具有出色的循環穩定性。同時，該研究還發現DAAQ-TP-COF中具有超共軛結構的蒽醌羰基（C=O1）可與NH4+離子形成氫鍵，從而成為最佳儲能位點，為NH4+的儲存做出了主要貢獻；而另一結構單元中的羰基（C=O2）由于存在烯醇互變現象，阻礙了氫鍵的形成，不利于NH4+的儲存。通過原位拉曼光譜（in situ Raman）、非原位傅里葉變換紅外光譜（ex situ FT-IR）以及電子順磁共振（EPR）等測試手段，進一步對該假設進行了驗證。同時，結合理論計算，該研究還進一步揭示，NH4+中的氫原子相比于C=O2更有利于與C=O1官能團結合形成氫鍵，配位數也更高，且在小于4 ?的距離范圍內，NH4+中的氫原子僅與C=O1有信號出現。上述研究表明，在DAAQ-TP-COF分子中，高度共軛的C=O1更易與NH4+離子形成氫鍵，是能量儲存的關鍵活性位點。

相關成果近期以“Superconjugated Anthraquinone Carbonyl-Based Covalent Organic Framework as Anode Material for High-Performance Aqueous Ammonium-Ion Batteries（DOI: 10.1002/anie.202424494）”為題發表在國際化學領域著名期刊《Angewandte Chemie International Edition》上。論文第一作者為學院2023級碩士研究生劉佳輝，通訊作者為學院郭文副教授、李永生教授、包福喜副教授，石河子大學化學化工學院/化工綠色過程省部共建國家重點實驗室培育基地為通訊單位。以上工作獲得了國家人才基金、自治區天池英才（青年博士）人才基金、石河子大學高層次人才啟動基金（RCZK202324）、以及兵團重點領域研發項目（2023AB054）的支持。

（通訊員：包福喜 郭文 李永生）