Редокс-активные металлоорганические каркасы (RAMOF) — это высокопористые материалы, состоящие из металлов и органических молекул, соединённых координационными связями. Они содержат редокс-активные центры, способные хранить электроны (протоны). RAMOF являются перспективными кандидатами в качестве электродно-активных материалов для перезаряжаемых батарей.
Однако координационные связи в RAMOF часто подвержены разложению в воде, особенно в кислых водных растворах, что затрудняет их использование в устройствах, работающих с такими растворами.
Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа из Университета Тохоку, сотрудничая с Университетом Кейо, впервые продемонстрировала водостойкий и поддающийся вторичной переработке RAMOF. Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications 1 декабря 2025 года.
Команда подготовила RAMOF — UiO-66-(OH)₂, который содержит п-гидроксихинон, способный к редокс-реакции для хранения электронов (протонов), сохраняя при этом структурную стабильность в кислых водных растворах.
Учёные впервые успешно продемонстрировали, что UiO-66-(OH)₂ работает с высокой прочностью в водной перезаряжаемой батарее на основе RAMOF, используя кислый водный электролит, сохраняя электроны (протоны) по всему материалу. После использования в качестве электродно-активного материала UiO-66-(OH)₂ разложился в мягких условиях и был повторно использован (переработан).
«У RAMOF так много потенциальных применений, и электродно-активный материал для водной перезаряжаемой батареи — это лишь одно из них», — объясняет Коуки Ока, доцент Института междисциплинарных исследований для перспективных материалов Университета Тохоку.
Результаты подчёркивают два ключевых достижения. Во-первых, это первая демонстрация того, что электродно-активный материал, изготовленный из водостойкого RAMOF, может стабильно хранить электроны даже в кислых водных растворах. Во-вторых, команда смогла переработать RAMOF после использования его в качестве электродно-активного материала, разложив RAMOF обратно на исходные компоненты в карбонатном водном растворе и повторно синтезировав его для повторного использования.
«В дальнейшем мы стремимся разработать новые конструкции, которые сделают RAMOF ещё более пригодными для вторичной переработки и адаптируемыми для реального применения», — добавил Ока.
Предоставлено Университетом Тохоку.