具有氧化还原活性的共价有机骨架（COF）已被证明是许多电化学器件中有前途的有机电极。然而，其固有的低电导率显著阻碍了它们内部氧化还原活性位点的充分利用。

在此，香港城市大学张其春，南京师范大学周小四等人采用溶剂热法在碳纳米管（CNTs）表面原位聚合2,4,6-三甲酰间苯三酚（TP）和对苯二胺（PA），生成了一种类似互连纳米线且具有丰富β-酮亚胺基团的COF基纳米复合材料—TpPa-COF@CNT纳米线。通过将COFs的高比表面积和密集的活性位点与CNTs的优越导电性结合，TpPa-COF@CNT纳米线作为钾离子电池的负极展现出优异的性能。

基于此，TpPa-COF@CNT纳米线负极在0.1 A g−1下表现出高达446.1 mAh g−1的可逆容量，并且在更高电流密度2.0 A g−1下经过2000次循环后仍保持282.5 mAh g−1。此外，使用450°C热处理的3,4,9,10-苝四羧酸二酐作为正极组装的全电池，在0.1 A g−1下经过200次循环后仍保持273.6 mAh g−1的可逆容量。

图1. 机制探究

总之，该工作通过改进的溶剂热法成功实现了TpPa-COF在碳纳米管（CNTs）上的原位生长，并首次将合成的COF基TpPa-COF@CNT纳米线复合材料用作高效钾离子电池（PIB）负极。TpPa-COF的稳健框架确保了高稳定性，而CNT的引入不仅提高了复合材料的电子导电性，还使得更多活性位点参与到钾离子的存储中。

更重要的是，β-酮亚胺结构转变了活性位点，导致更强的电负性和更负的ESP，从而表现出更强的钾离子吸附能力。在钾存储的电化学测试中，TpPa-COF@CNT纳米线表现出了出色的性能。因此，该工作为更深入和系统的研究提供了启示，具有广泛的科学意义，并将指导基于COF的更优电极材料的开发，及其在其他领域的应用。

图2. 电池性能

In Situ Growth of Covalent Organic Frameworks on Carbon Nanotubes for High‐Performance Potassium‐Ion Batteries, Angewandte Chemie International Edition 2024 DOI: 10.1002/anie.202422851