近日，海南大学材料科学与工程学院蒋卓良副教授联合南开大学李福军教授团队，提出单线态氧"捕获-还原"新策略，成功构建蒽基共价有机框架（AntCOF）催化剂，通过单线态氧还原反应（SORR）对其进行同步捕获与电化学还原，为破解锂-氧气电池中单线态氧引发的副反应难题、实现长循环稳定提供了新思路。

图1 锂-氧气电池中单线态氧消除策略的演进脉络

创新点一：提出了单线态氧电化学可再生调控的概念新范式

单线态氧（¹O₂）作为氧分子的一种电子激发态，具有强氧化性与显著亲电性，易攻击醚类电解液、导电碳材料等电池关键组分，是制约锂-氧气电池循环稳定性的关键瓶颈。传统策略中，化学捕获剂会被不可逆消耗，淬灭剂则受系间窜越机制自旋禁阻的限制、动力学效率偏低。研究团队在概念层面提出一种活性氧调控的可再生新策略：借助SORR途径，对单线态氧进行同步捕获与电化学还原，突破传统"添加剂型清除"与"自旋禁阻淬灭"的局限。鉴于该框架与多种电解液、电极化学体系高度兼容，这一概念还可拓展至金属-空气电池、金属-二氧化碳电池等氧相关电化学体系。

创新点二：构建了集捕获、限域与电化学转化于一体的AntCOF材料平台

为将上述概念落实于材料层面，团队将具有选择性单线态氧亲和力的蒽结构单元引入共价有机框架（COF），构建出多孔、结构有序的AntCOF平台，在单一框架内同时实现单线态氧的捕获、限域与电化学转化。该框架呈二维六方、ABC堆叠结构，比表面积达188.2 m²/g；蒽配体经HDA反应选择性捕获¹O₂并形成内过氧化物中间体，该中间体在放电过程中发生电化学还原、再生吸附位点，从而真正将上述概念落地于材料层面。

创新点三：验证了该策略的实际应用价值，显著提升电池循环稳定性

在与RuO₂催化剂协同的体系中，该策略展现出优异的实际效能：电池中单线态氧产率由8.6、10.2 μM骤降至0.63、0.47 μM；在1000 mAh/g固定比容量、500 mA/g电流密度下稳定循环366圈，超过无AntCOF电池的175圈；在3000 mAh/g、1000 mA/g更苛刻条件下仍稳定运行200次以上。上述结果表明，单线态氧相关寄生反应被有效抑制，充分验证了该策略对未来氧电化学体系发展的支撑价值。

该工作得到国家重点研发计划（2024YFA1211100）、国家自然科学基金（22325902、52171215）等项目的支持，相关成果以"Capture and Reduction of Singlet Oxygen via an Anthracene-based Framework for Stable Li-O₂ Batteries"为题，发表在国际权威期刊《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS）。论文第一作者和通讯作者为材料科学与工程学院蒋卓良副教授，共同通讯作者为南开大学李福军教授。