仿生珊瑚状MnO2电化学相重构策略显著提升水系钠离子存储动力学性能

（编辑推荐）本研究通过金属有机框架（MOFs）衍生与电化学重构技术，设计出氮掺杂碳（NC）包覆的珊瑚状MnO2结构，解决了传统MnO2材料在钠离子超级电容器（Na-SCs）中导电性差、结构不稳定的难题。该仿生结构通过优化Na+传输路径与电极反应动力学，实现340.7 F g?1的高比电容和10,000次循环后85.1%的容量保持率，为高性能Na-SCs开发提供新思路。

　　

亮点

通过双配体策略与电化学相重构技术，珊瑚状MnO₂/氮掺杂碳（CERMO/NC）复合材料成功克服了传统MnO₂的导电性缺陷。仿生结构灵感源自珊瑚在富Na⁺海水中的生存机制：其多孔框架可高效捕获电解质离子，交叉互联网络则赋予电极卓越的机械稳定性。

合成与晶体重构机制

图1(a)展示了CERMO/NC的制备流程：以没食子酸和咪唑为双配体，通过共沉淀法合成Mn-MOF前驱体，经高温碳化获得珊瑚状Mn₃O₄/NC纳米颗粒。在NC涂层的空间限制作用下，电化学重构过程使材料保持原始形貌的同时，实现Mn₃O₄向MnO₂的晶相转化。

结论

CERMO/NC电极展现出340.7 F g^?1（0.5 A g^?1）的优异比容量，组装的非对称超级电容器（ASC）能量密度达36.5 Wh kg^?1。该研究为设计高性能MnO₂基电极提供了仿生形态学策略。

作者贡献声明

郑伟杰：数据整理/写作；凌靖州：理论计算；舒东：课题指导；张帆：模拟分析。所有作者声明无利益冲突。

致谢

感谢国家自然科学基金（22409065）和广东省基础与应用基础研究基金（2022A1515011906）的资助。