近日，辽宁大学化学院教师黄子航在水系铵离子存储的研究中取得新进展。相关成果以“Fluoride-based hydrogen bond chemistry in a layered double hydroxide cathode toward high-performance aqueous NH₄⁺ storage”为题，发表在国际顶级期刊《美国国家科学院院刊》（简称PNAS）上。文章第一署名单位为辽宁大学，黄子航副研究员为通讯作者，辽宁大学化学院博士生孙放放为第一作者。

论文简介：

构建有效的氢键活性位点是水系铵离子电池高性能电极材料设计的重要策略。目前报道的NH₄⁺存储电极中，氢键的结合位点大多集中在“O”和“N”原子上。理论上，氟原子（F）具有更高的电负性，其与NH₄⁺之间能形成强大的氢键相互作用。但目前关于F基氢键化学的研究及其对NH₄⁺存储性能的影响尚未得到系统的揭示。

在本研究中，研究人员发现F基氢键对钴镍层状双氢氧化物（CoNi LDH）材料的储铵性能具有双重影响：一方面，F原子与NH₄⁺强烈的氢键引力显著加速了离子的传输速率；另一方面，F基氢键的强大引力也会导致氢氧化物的层板发生聚合，进而压缩NH₄⁺的存储空间。因此，为了更好地平衡F基氢键的双重影响，研究人员采用了一种巧妙的电化学氢键调控策略。该策略在保留F基氢键优势的基础上，成功地撕裂了原本聚合的氢氧化物层板，并且强化并构筑了额外的氢键活性位，从而实现了F基氢键化学对CoNi LDH电极储铵性能的综合优化。这一成果为利用F基氢键化学推进铵离子储能技术的发展提供了新的思路。

期刊介绍:

《美国国家科学院院刊》(简称PNAS)，是公认的世界四大名刊(Cell，Nature，Science，PNAS)之一，在全球学术界享有盛誉。自1914年创刊以来，PNAS作为美国国家科学院的官方学术刊物，是自然科学和社会科学领域全球最高影响力原创研究的权威来源。

文章链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2414112122

作者简介：

第一作者：孙放放，辽宁大学化学院21级物理化学博士，主要从事水系铵离子存储材料的设计研究。

通讯作者：黄子航，辽宁大学化学院副研究员，辽宁省科技奖自然科学一等奖获得者，美国加州大学访问学者。主要从事电化学储能的研究工作，涉及水系铵离子电池、水系锌离子电池、质子电池、超级电容器等。以第一、通讯、共同作者在PNAS、ACS Energy Letters、Advanced Energy Materials、Nano-Micro Letters、Advanced Functional Materials、ACS Nano、Nano Energy等国际知名期刊上发表SCI论文40余篇，其中ESI前1%高被引论文1篇，封面论文2篇。主持国家自然科学基金和省市校级基金等共11项，申请专利30余件，获得沈阳市自然科学学术成果一等奖1次，二等奖1次，优秀奖2次。