晶体成核与生长作为材料科学的核心过程，其精确调控不仅影响晶体的形貌与尺寸分布，更直接决定了材料的微观结构和宏观性能。金属有机框架材料（MOFs）凭借其可调控的多孔结构和表面特性成为研究热点，然而其复杂的成核机制长期被视为“黑匣子"，这一认知局限严重制约了材料的可控合成。其中，MnMOFs因其环境友好、成本低廉等优势在电化学领域展现出独特价值，通过成核/生长理论的指导实现其形貌可控合成，有望突破性能瓶颈。

针对这一关键问题，庞欢课题组开展了系统研究：通过精确调控MnMOFs合成过程中的关键参数（包括配体/金属离子摩尔比、乙醇/水溶剂比例、表面活性剂PVP添加量以及反应物添加顺序等），深入探究了成核与生长过程的调控机制。研究团队采用多尺度表征手段：通过SEM观测MnBTC的形貌演变规律，并结合UV-Vis和ICP-OES对-COO^-和Mn²⁺含量的定量分析，深入揭示了晶体形态和内部结构的调控机制。创新性地引入机器学习方法，为MOFs的设计提供了新途径。基于优化合成的MnMOFs材料在储能器件中表现出卓越性能：作为正极材料应用于软包电池和凝胶电解质电池时，兼具优异的机械柔性和电化学稳定性，展现出广阔的实际应用前景。该成果以“Nucleation and Growth Mechanisms of Micro/Nano Structural Manganese-Trimesic Acid Coordinations for Aqueous Zinc-Ion Batteries”为题发表在高水平期刊Angew. Chem. Int. Ed.上，论文第一作者为博士研究生李倩。

文章信息：

Qian Li, Yanfei Zhang, Xiaotian Guo, Zhangbin Yang, Yixuan Wang, Yumeng Chen, Yiwen Liu, Haotian Yue, Shengjie Gao, Huijie Zhou, Jianfei Huang, Mohsen Shakouri, Yonggang Wang, Guoyin Zhu, Zheng Liu*, Yizhou Zhang*, and Huan Pang*, Nucleation and Growth Mechanisms of Micro/Nano Structural Manganese-Trimesic Acid Coordinations for Aqueous Zinc-Ion Batteries. Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e202509741.

文章链接: https://doi.org/10.1002/anie.202509741