类似于纳米材料的尺寸依赖特性，减小金属有机配合物的尺寸可以增加它们的比表面积和活性位点密度。从结构角度看，低维配合物是纳米级动态连接体空间组织的理想平台。与其他纳米材料相比，具有各向异性生长的一维纳米结构具有较高的暴露表面积和柔韧性。一方面，它具有较好的活性位点利用率；另一方面，它可以缩短电荷迁移距离，以提高储能等应用的性能。

相较于锂离子电池，水系电池以其成本和安全优势逐渐成为研究热点。其中水系的镍锌电池（NZBs）在电解液/电极界面处涉及多个电子反应，工作电压高（~1.75 V），在储能领域拥有巨大潜力。但在大规模工业应用的配合物材料需要廉价和丰富的金属，而配体选择的便是最大限度地提高配合物稳定性和可预测性。与金属-配体相互作用相关的电子性质受配体的调节，电子效应影响金属离子附近的电荷密度。在储能装置的充放电过程中，电荷转移是实现能量存储和释放的关键步骤。

近日，庞欢团队通过配体工程设计具有可调带隙配合物，进而调控材料的导电性，同时探究了取代基位置对配合物电子性质的影响，为新型配合物在能源材料领域的应用提供了思路。该成果以“Regulating Intramolecular Electron Transfer of Nickel-Based Coordinations through Ligand Engineering for Aqueous Batteries”为题发表在高水平期刊Advanced Materials上，论文第一作者为博士研究生苏懿淳。

该工作选择一系列单羧酸的水杨酸（SA）配体合成了低维的镍基水杨酸配合物（即Ni-XSAs，X= pH、pMe、pMeO、mMe、pBr、pCl、pF和pCF₃）。利用X射线吸收精细结构（XAFS）研究了Ni-XSAs中的配位环境。结合前沿轨道理论，根据取代基给电子能力的差异影响配合物的电荷转移，进而调控配合物的导电性。研究证实，具有给电子基团（EDGs）的Ni-XSAs比具有吸电子基团（EWGs）的Ni-XSAs具有更小的带隙和更高的导电性，这是设计高导电性配合物的一种新策略。此外，密度泛函理论（DFT）分析了取代基位置对配合物电子特性的影响。本工作有望进一步拓宽配位化合物在储能领域的探索。

文章信息：Yichun Su, Jinliang Hu, Guoqiang Yuan, Guangxun Zhang, Wenxian Wei, Yangyang Sun, Nian-Tzu Suen, Hsiao-Chien Chen, and Huan Pang* Regulating Intramolecular Electron Transfer of Nickel-Based Coordinations through Ligand Engineering for Aqueous Batteries. Adv. Mater. 2023, 2307003， DOI: 10.1002/adma.202307003.

IF= 29.4.

论文链接: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202307003