由于地壳中钾的含量较高以及成本低等优势，最近，钾离子电池（potassium ion  batteries, PIBs）在储能领域受到科研人员广泛的关注。目前不同种类的碳材料被用在钾离子电池的电极材料中，但由于钾离子体积较大，在充放电过程中造成电极材料的体积膨胀，从而影响其循环稳定性。为了提升钾离子电池性能，需要在同时在多个尺度调控碳电极材料：包括原子级别均匀掺杂，纳米尺度调控碳层间距以及介观多孔结构。

近日，上海大学王勇教授和东华大学李小鹏研究员合作，报道了以COFs材料为基础，在多尺度条件下构筑高性能钾离子电池材料。在制备过程中，以共价有机框架材料（TPB-DMTP-COF）材料为载体，利用其多孔性质，在孔中装载六氟磷酸铵（AHF），进行碳化制备出电极材料（AHF@COF₁₀₀₀） （图1）。AHF@COF₁₀₀₀具有非常高的比表面积（1017m²/g）,丰富的孔道结构（孔容为1.02cm³/g）,以及较高的杂原子含量（5.83%）。更为重要的是，在碳化过程中，AHF的分解造成碳层间距的增加（0.40 nm）更有助于钾离子的充放电。

电化学性能测试发现，相比于直接碳化的COF材料（COF₁₀₀₀），AHF@COF₁₀₀₀具有更高的容量和倍率性能，以及更好的循环稳定性。在以100 mA g^-1条件下充放电300圈之后，其可逆容量为350 mAh g^-1。在以1000 mA g^-1高电流条件下充放电2000圈之后，其可逆容量为179 mAh g^-1，高于大部分已报道的杂原子掺杂的碳电极材料。这样的工作为基于COFs材料开发的主客体化学提供了新的思路。

相关工作发表在Small Methods (DOI: 10.1002/smtd.202000159)上。本文的**作者是中科院上海高等研究员徐庆博士。该项研究工作得到了上海市浦江人才计划，国家自然科学基金，东华大学励志计划的支持。