由于人们对环境的日益关注，传统化石燃料正逐渐被取代，可持续储能系统也在迅速发展。作为锌基电池家族的一员，镍锌电池（NZBs）因其高输出电压（≈1.75 V）和高倍率性能而前景广阔。尽管锌阳极取得了成功，但由于镍基阴极材料的容量密度较低，NZBs的实际应用受到了阻碍。因此，研究主要集中在功能性纳米结构镍基阴极材料的开发上，例如设计具有结构空位和棘状纳米结构的纳米材料，以提高材料的性能。

与无机材料相比，具有独特非共价相互作用的金属-有机配合物具有更大的结构柔韧性和更低的离子扩散排斥；因此，它们逐渐成为能量转换和存储系统的理想功能平台。此外，金属有机配合物有望克服分子间的作用力，并在充放电循环中保持良好的可逆性，因为它们具有优异的化学可调性。然而，这些配合物的低稳定性限制了它们的应用。

近年来报道的配合物只关注金属离子与一个配体的配位，这极大地限制了它们与中心金属原子的配位和结构可控性。相比之下，第二配体的引入提供了丰富的配位环境。此外，配体诱导的配位环境与电化学活性密切相关。先前我们小组提出了一种基于硬软-酸碱(HSAB)理论的双配体协同合成稳定金属-有机配合物的策略，并将其应用于高性能超级电容器。使用双配体策略为构建高度复杂和多样化的纳米材料提供了额外的机会。根据HSAB理论，Ni²⁺是一种交界酸，可与软碱和硬碱发生反应。与氧（O）相比，作为杂原子的硫（S）具有适当的原子半径（不同于C/N原子），可确保局部配位结构的稳定性和合适的配位模式。

近日，庞欢团队采用双配体辅助策略，通过热力学调控构建了一种镍基水杨酸双配体配合物，从而克服了配合物电导率低的问题。在热力学介导下，含S的客体分子会诱导与含Ni-O键的配合物竞争性配位，从而引发动态改变配位结构的热反应。根据五种不同的反应温度，制备了一系列镍基纳米材料（NiSA-SSA-X，X=100、120、140、160和180），以应用于NZBs。这项研究为功能纳米配合物的设计提供了新的见解。该成果以“Thiosalicylic-Acid-Mediated Coordination Structure of Nickel Center via Thermodynamic Modulation for Aqueous Ni–Zn 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。

本研究根据配体竞争的HSAB理论提出了一种制备形态可控的镍基纳米材料的策略，并将镍基纳米材料应用于水系NZBs。围绕O和S元素化学性质不同的主体分子和客分体子的竞争配位，合成了具有大比表面积的镍基纳米材料（NiSA-SSA-160）。同时，通过X射线吸收精细结构光谱研究了NiSA-SSA-160的配位环境。硫醇官能团协同诱导了富电子镍中心的结构，从而增加了中心原子的电子密度，提高了材料的导电性。这项研究为配位转化提供了新的视角，有利于拓宽功能纳米配合物的应用范围。

文章信息：Yichun Su, Guoqiang Yuan, Jinliang Hu, Guangxun Zhang, Yijian Tang, Yihao Chen, Yiluo Tian, Shuli Wang, Mohsen Shakouri, and Huan Pang* Thiosalicylic-Acid-Mediated Coordination Structure of Nickel Center via Thermodynamic Modulation for Aqueous Ni–Zn Batteries.

Adv. Mater. 2024, 2406094， DOI: 10.1002/adma.202406094.

IF= 29.4.

论文链接: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202406094