天津工业大学材料科学与工程学院硕士研究生吉晓磊、马佳莹近日在国际顶级期刊Angewandte Chemie International Edition上以“Dynamic microinterfacial polymerization enables scalable synthesis of two-dimensional polymer sheets for quasi-solid-state electrolytes in sodium-metal batteries.”为题，发表了团队关于二维有机材料制备及在准固态电解质中应用的研究论文。该论文的研究工作是在耿建新教授、王中丽副教授的指导下完成的。
二维有机材料因独特的结构特征与优异的理化性质，在储能等领域展现出广阔的应用前景。然而，结构种类的局限与批量制备技术的匮乏，严重制约了这类材料的发展。本研究提出了一种动态微界面聚合策略，用于制备有机二维材料。该方法操作简便，仅需对不相溶的聚丙二醇双(2-氨基丙醚)的离子液体溶液和1,3,5-苯三甲酰氯的正己烷溶液的混合体系进行搅拌，即可高效制备二维聚合物片层PEO-BTA。相比于传统界面聚合，动态微界面聚合引入的机械搅拌可利用剪切力将互不相溶的两相分散，形成动态微界面，从而大幅增加两相单体的接触面积，显著提高单体的反应速率与转化率。通过调节搅拌转速，可实现对PEO-BTA片层横向尺寸和厚度的精准调控。PEO-BTA片层经氢化钠处理后得到钠离子传导聚合物PEO-BTA-Na，再与金属有机框架HKUST-1共混得到MOF@PEO-BTA-Na复合物，二维形貌特征在化学、物理改性过程中得到了保持。使用所得二维材料，采用真空抽滤法可制得对应的柔性自支撑薄膜，这类薄膜吸收电解液后可用作钠金属电池准固态电解质使用。其中MOF@PEO-BTA-Na准固态电解液的离子电导率可达2.80 mS cm−1，钠离子迁移数可达0.95。基于该电解质组装的Na//Cu电池的库伦效率达97.7%；Na//Na电池在0.5 mA cm−2电流密度、0.5 mAh cm−2比容量的测试条件下可稳定循环1000小时；Na// NaTi2(PO4)3电池在0.5 C下的初始比容量为129.1 mAh g−1，20 C高倍率下比容量为60.0 mAh g−1，1 C下循环1000圈后容量保留率高达92%。
图1.（a）通过动态微界面聚合制备二维PEO-BTA片层的示意图;（b）二维PEO-BTA片层横向尺寸与厚度随搅拌转速的变化关系图;（c）PEO-BTA-Na和MOF@PEO-BTA-Na膜在不同折叠状态下的图片; （d）Na//Na对称电池的循环稳定性测试;（e）Na//NaTi2(PO4)3电池在0.5至10 C电流下的倍率性能数据;（f）Na//NaTi2(PO4)3电池在1 C下的长循环测试。
动态微界面聚合策略兼具批次差异性小、易于实施、产率高、可放大等优点，为多种高质量二维有机材料的制备提供了新的技术支撑。研究工作对促进二维有机材料的发展、推动钠金属电池技术的产业化具有重要意义。
共同第一作者：
吉晓磊，2022年考入天津工业大学材料科学与工程学院，师从耿建新教授，2025年毕业并获工学硕士学位。在校期间主要研究领域为二维有机材料与准固态电解质，重点开展新型二维有机材料的制备与应用研究。
共同第一作者：
马佳莹，2023年考入天津工业大学材料科学与工程学院，师从耿建新教授。在校期间主要研究领域为准固态电解质与钠金属电池，重点开展新型准固态电解质的结构设计与性能研究。
文章链接：https://doi.org/10.1002/anie.202524650.
撰稿人：王中丽 审稿人：张亚彬