Из-за его экологичности, обильных запасов и разнообразной структуры органические электродные материалы все больше привлекают внимание. В настоящее время большинство традиционных органических электродов в ионных батареях натрия представляют собой конъюгированные соединения, которые могут пропускать одинарные и двойные связи в функциональных группах и конъюгированных кольцах. Механизм перегруппировки реализует электронно-устойчивое хранение. Однако исследование механизма хранения натрия неконъюгированных электродных материалов в стране и за рубежом по-прежнему остается пустым. Если конъюгированное соединение может быть распространено на несопряженные соединения, могут не только расширяться типы материалов органических электродов, но также Активность материала органического электрода, богатая механизмом хранения ионов натрия.
Недавно Лю Цзяньцзюнь, исследователь из Шанхайского института керамики, Китайской академии наук, и Ван Кайшу, профессор Университета Шанхая Цзяотун, сделали прорыв в исследовании механизма хранения натрия неконъюгированного электродного материала 1,4-циклогександикарбоновой кислоты (CHDA). Сексуальный прогресс, связанные результаты, опубликованные в международном журнале «Немецкая прикладная химия» (англ. Chem. Int. Ed. (DOI: 10.1002 / anie.201801654)). Шанхайский университет Цзяотун, доктор философии, ученик Ма Чао и Шанхайский институт силикатного мастера Чжао Сяолинь Для первого автора статьи авторы статьи - Ван Кайшу и Лю Цзяньцзюнь.
В работе по теории функциональной теории плотности (ДПФ) было обнаружено, что неконъюгированный электродный материал CHDA может реализовать хранение двух Na + через H-перенос между функциональной группой карбоксил-COOH, образуя новые функциональные группы -C (OH) 2 и O = C = O, индуцирует превращение π * → σ-связи в CHDA и реализует стабильное хранение электронов, то есть реализует хранение натрия в несопряженной системе. Механизм несопряженного электродного материала CHDA можно использовать в качестве протон-связанной перезарядки в биологических системах (PCET) ) «Важное расширение электрохимического механизма.
Основываясь на теоретических расчетах конструктивного проектирования, электродный материал CHDA был подготовлен экспериментально, и обратимое исчезновение и образование продукта реакции O = C = O были подтверждены инфракрасной спектроскопией. Обратимое исчезновение и образование продукта реакции -C (OH) 2 были проверены с помощью ЯМР. Было подтверждено наличие переноса H. Хорошие электрохимические характеристики CHDA характеризовались кривыми CV и зарядовым разрядом. Две пары окислительно-восстановительных пиков в CV соответствуют двухступенчатой реакции инкапсуляции натрия CHDA, что согласуется с расчетом. Кривая зарядового разряда составляет около 249 мАч. / г имеет высокую удельную емкость, близкую к теоретической удельной мощности.
Команда Лю Цзяньцзюнь долгое время была посвящена исследованию органических материалов для хранения энергии, а также получила ряд результатов исследований, в том числе исследование электрохимических материалов на основе циклоактатов, разработку различных соотношений сплавов C4 / C8, включая восстановление одной и двойной связей и ароматические Двойная суперпозиция механизма может обеспечить высокое напряжение и удельную мощность. Эта работа была подтверждена соответствующими экспериментами и обеспечивает важную теоретическую основу для разработки высоковольтных материалов с органическими электродами (интерфейс ACS Appl. Mater., 2018, 10, 2496); Молекулярная молекулярная уриновая кислота. Конструкция электродного электрода UA, теоретическое исследование механизма хранения натрия мочевой кислоты, то есть C = C (NH-) 2 сильный интерференционный N-элементный орбиталь и углеродная анионная одиночная парная электронная орбитальная гибридизация стабилизирует углеродный анион, Реализация хранилища натрия. Композитный UA @ CNT, испытанный при высокой плотности тока 200 мА / г, может поддерживать емкость 163 мА / г (Appl. Mater. Interface, 2017, 9,33934).
Вышеупомянутая исследовательская работа была поддержана национальным ключевым планом исследований и разработок, Национальным научным фондом и Проектом генома в Шанхае.
(a) Перечисление типичных конъюгированных и несопряженных органических молекул и механизм хранения натриевых конъюгированных органических молекул, (б) структура молекулярной структуры - электронная структурная перестройка, (c) характеристика электрохимической реакции переноса водорода, (d) Электронное хранение перехода π * → σ
(ab) Оригинальная CHDA, 1H ЯМР и ИК-спектроскопия для механизма переноса водорода при разряде до 0,01 В и зарядка до 3,0 В, (cd) электрохимический тест, кривая CV (0,5 мВ / с), кривая заряда и разряда (0.1A / г)
(a-b) Кривые разряда C8H8 и C16H12, а также количество π-электронов и длина связи C-C во время разряда и механизм электронной стабильности (c-d) Проектирование молекулярной структуры органического вещества и прогнозирование напряжения на выходе
