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Poly(benzimidazobenzophenanthroline)‐Ladder‐Type Two‐Dimensional Conjugated Covalent Organic Framework for Fast Proton Storage**

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作者
Mingchao Wang,Gang Wang,Naisa Chandrasekhar,Yubin Fu,Sai Manoj Gali,Silvia Paasch,Mao Wang,Haiko Wittkaemper,Christian Papp,Eike Brunner,Shengqiang Zhou,David Beljonne,Hans‐Peter Steinrück,Renhao Dong⧫,Xinliang Feng
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:62 (46): e202310937-e202310937 被引量:45
标识
DOI:10.1002/anie.202310937
摘要

Electrochemical proton storage plays an essential role in designing next-generation high-rate energy storage devices, e.g., aqueous batteries. Two-dimensional conjugated covalent organic frameworks (2D c-COFs) are promising electrode materials, but their competitive proton and metal-ion insertion mechanisms remain elusive, and proton storage in COFs is rarely explored. Here, we report a perinone-based poly(benzimidazobenzophenanthroline) (BBL)-ladder-type 2D c-COF for fast proton storage in both a mild aqueous Zn-ion electrolyte and strong acid. We unveil that the discharged C-O- groups exhibit largely reduced basicity due to the considerable π-delocalization in perinone, thus affording the 2D c-COF a unique affinity for protons with fast kinetics. As a consequence, the 2D c-COF electrode presents an outstanding rate capability of up to 200 A g-1 (over 2500 C), surpassing the state-of-the-art conjugated polymers, COFs, and metal-organic frameworks. Our work reports the first example of pure proton storage among COFs and highlights the great potential of BBL-ladder-type 2D conjugated polymers in future energy devices.
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