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图文导读
理论计算和实验结果表明，硝基在苯环上的组分异构效应是导致硝基芳烃化合物电子结构、能带间隙和氧化还原活性差异的主要原因。得益于对称和稳定的分子结构，对二硝基苯（p-DB）展示出更高的亲锌活性和更高的还原电位，有助于加快电子转移和提高氧化还原动力学。
异位光谱研究表明：i）硝基官能团作为电活性中心引发了高度可逆的氧化还原反应；ii）基于锌离子与硝基氧（去）配位，硝基芳烃阴极经历了两步连续的电荷存储过程。紫外光谱和RDG模拟揭示了硝基芳烃分子与碳载体的弱π–π相互作用，赋予硝基芳烃@碳复合阴极优异的结构稳定性和反应动力学。
分子动力学模拟和拉曼光谱研究表明，OTF−阴离子参与了Zn2 的溶剂化过程，两者以Zn(OTF) 形式与硝基发生氧化还原反应实现储能。独特的阴离子共嵌插机制避免了相邻硝基芳烃分子结构重排以平衡Zn2 ，有效降低了离子的扩散迁移势垒，提高了电池的倍率性能和循环稳定性。
结合能计算和差分电荷模拟阐明了硝基芳烃阴极中两步连续的两电子氧化还原反应过程。Bader电荷分析表明硝基芳烃中硝基位点与离子间存在强相互作用，发生明显的电荷传输。
小结
最终，硝基芳烃阴极材料在水系锌-有机电池应用中表现出高的比容量（402 mAh g−1）和优异的循环稳定性（25000次充放电后容量保持率为93.9%）。此外，在硝基芳烃分子中引入吸/给电子基团（如氰基/甲氧基）可以调控宿主材料亲锌活性和氧化还原动力学，从而优化电池电化学性能。该工作为拓展多电子硝基芳烃化合物在锌-有机电池的应用提供了新的方向。
该研究工作得到了国家自然科学基金项目和上海市自然科学基金项目的支持，刘明贤教授为论文的通讯作者，博士后宋子洋为论文的第一作者。法国斯特拉斯堡大学Laurent Ruhlmann教授、课题组朱大章教授、李良春教授和甘礼华教授参与了相关研究工作。
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