近日，重慶大學前沿院跨尺度多孔材料研究中心研究人員通過對吩噁嗪（PNO）這類共軛芳雜環化合物的氧化還原化學的全面研究，揭示了吩噁嗪獨特的可逆雙電子氧化還原過程。這一發現證實了吩噁嗪在水系鋅離子電池中實現多對電子儲存的潛力。制備的PNO電極獲得了215mAh g-1的高比容量和優異的循環性能（3500圈，100 %的容量保持率）。該項研究工作為開發基于多電子轉移的p型有機電極材料提供了新觀點。相關工作以“Unveiling Phenoxazine's Unique Reversible Two-Electron Transfer Process and Stable Redox Intermediates for High-Performance Aqueous Zinc-ion Batteries”為題在國際頂級期刊《Angewandte Chemie International Edition》上發表。重慶大學為論文的第一通訊單位，重慶大學弘深青年教師寧皎邑為第一作者和通訊作者，重慶大學姚克欣教授和北京大學孟鴻教授為該文章的共同通訊作者。

可充電水系鋅離子電池（ZIBs）因其理論容量高（820mAh·g-1）、資源豐富和安全性等優勢，在下一代大規模儲能領域展現巨大的應用潛力。正極材料被認為是限制ZIBs能量密度和循環壽命的主要因素，因此，研究人員們一直致力于開發高性能的ZIBs正極材料。其中，有機分子由于其結構設計的靈活性、環境兼容性和可持續性，近年來受到越來越多的關注。然而，目前有機電極材料領域對于p型材料的開發顯著落后于n型材料，主要限制因素在于其比容量較低，這是由于p型分子中有限的電子轉移數以及較大的分子結構所決定的。

為了克服這一挑戰，促進多電子轉移對提高p型材料的電荷儲存能力至關重要。鑒于此，作者通過對吩噁嗪這類典型的p型材料的氧化還原化學的系統研究，發現了一個新現象，即吩噁嗪在水系電解液中可以發生可逆的兩電子氧化還原過程，顯著區別與其在非水系有機電解液中，非可逆的第二對電子氧化過程。一系列的循環伏安法（CV）測試和密度泛函理論（DFT）計算證明，在水系Zn(OTf)2電解液中，第二個氧化過程產生的二價陽離子PNO2+可以被穩定。這一發現證實了吩噁嗪在水系鋅離子電池中實現多對電子儲存的潛力。

同時，通過對電子結構及芳香性研究發現，PNO分子在氧化后具有增強的芳香性，有助于其獲得優異的結構穩定性。得益于這些協同優勢，PNO電極取得了215mAh g-1的高比容量，以及令人印象深刻的長循環穩定性。這項研究工作為基于多電子轉移的p型活性中心的高性能有機電極材料開發奠定了良好的基礎。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202319796