近日，福建农林大学袁占辉教授团队/杨文斌教授/张欣向副教授&福建省标准化研究院林慧萍博士合作，提出并构建了兼具亲锌性和超疏水性的双功能负极保护层（Zn@COF/Nafion），用于提升水系锌离子电池的循环稳定性。团队将含吡啶基团的Py-DMTP COF与Nafion溶液复合，通过简单滴涂于Zn片表面，成功制备出Zn@COF/Nafion复合负极。该涂层巧妙融合了COF的有序纳米孔道与Nafion的低表面能氟碳骨架，不仅赋予表面超疏水性（水接触角达160.7°），还引入了丰富的亲锌基团（-NH₂、-NH-和-SO₃H）。二者协同作用，显著抑制了析氢（HER）和腐蚀反应。实验结果表明，在5 mA cm^-2和5 mAh cm^-2条件下，Zn@COF/Nafion对称电池表现出420 h的循环寿命，较纯锌对称电池（66 h）延长了6倍，表现出优异电化学可逆性。其成果以题为“Covalent organic framework-mediated Nafion superhydrophobic coating for stabilizing the anode of aqueous zinc-ion batteries”在Chemical Engineering Journal上发表，第一作者为福建农林大学材料工程学院硕士钟玲和闫依梦，第一通讯单位为福建农林大学。

研究亮点

² 超疏水源于微观结构+化学结构：Nafion提供低表面能，Py-DMTP COF贡献高粗糙度（AFM显示粗糙度从8.03 nm增至101.00 nm），二者协同实现类荷叶效应，有效“拒水护锌”。

² 超疏水+亲锌双功能协同：COF/Nafion 复合涂层兼具超疏水性（WCA=160.7°）与强亲锌性。超疏水表面有效阻隔自由水分子接触锌负极，从源头上抑制HER；而-NH₂（来自Py-DMTP COF）与-SO₃H（来自Nafion）为亲锌基团，其协同促进[Zn(H₂O)₆]²⁺脱溶，进一步减少活性水到达负极表面，双重机制强力压制副反应。

² 有序孔道引导均匀沉积：Py-DMTP COF的有序孔道为Zn²⁺提供了连续的传输通道，促进离子通量与电场分布的均匀化，从而抑制枝晶生长。

文献信息

Covalent organic framework-mediated Nafion superhydrophobic coating for stabilizing the anode of aqueous zinc-ion batteries，Ling Zhong^a,1, Yimeng Yan^a,1, Zhixuan Ye^a, Xinxiang Zhang^a,*, Wenbin Yang^a,*, Jiaxian Zheng^a, Xiangfeng Lin^a, Linxin Zhang^a, Ge Zhou^c, Huiping Lin^b,*, Zhanhui Yuan^a,*, Chemical Engineering Journal 527 (2026) 172018

https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.172018