Récemment, Liu Jianjun, chercheur à l’Institut de la céramique de Shanghai, à l’Académie chinoise des sciences, et Huang Yunhui, professeur à l’Université des sciences et technologies de Huazhong, ont conçu un arrangement en éventail tridimensionnel de molécules conjuguées organiques et une coordination coordonnée des ions métalliques pour la construction d’un matériau de nano métal organique. Le formiate de zinc (Zn-PTCA), première percée dans l'activation électrochimique du stockage carbocyclique conjugué de sodium, a considérablement amélioré la capacité de stockage de sodium du matériau de l'électrode, offrant ainsi une nouvelle idée pour la conception de nouveaux matériaux d'électrodes à haute capacité spécifique. Le magazine a été publié.
Les nanomatériaux MOF à structure de pores tridimensionnelle sont principalement auto-assemblés par des ions de métaux de transition (ou nanoclusters) et des ligands organiques, caractérisés par une régulation aisée de la structure des pores, une surface spécifique élevée et de nombreux groupes fonctionnels de surface lors de l'adsorption et de la séparation des gaz. La nanocatalyse est largement utilisée, mais du fait de sa capacité spécifique limitée, elle est fortement limitée dans l'application de matériaux de stockage d'énergie électrochimiques, notamment les sites de stockage de sodium des électrodes organométalliques dans les batteries ion-sodium. Sur les groupes fonctionnels riches en surface (C = O, C≡N), le stockage stable aux électrons peut être obtenu par un mécanisme unique de réarrangement à double liaison dans le groupe fonctionnel et le noyau conjugué au cadre structural, mais il est difficile d'inclure des matériaux MOF en raison du rayon plus grand des ions sodium. L'intercalation de la structure organique conjuguée et la destruction de la force intercalaire de van der Waals entre les couches d'intercalation d'ions sodium et l'interaction plus faible entre les cycles carbocycliques conjugués et similaires rendent difficile la mémorisation des ions sodium dans la structure organique du cycle carbocyclique conjugué (sp2). -C), ce qui entraîne à son tour une capacité spécifique réversible plus faible du matériau MOF, de sorte que l'activité électrochimique du stockage de sodium carbocyclique conjugué activé est essentielle pour augmenter la capacité de stockage du matériau d'électrode. , mais c'est plus difficile.
L'équipe de Liu Jianjun, associée au calcul des principes de base de la simulation électrochimique, de la dynamique moléculaire et de l'analyse de structure électronique, a découvert que les matériaux organiques métalliques tridimensionnels en forme d'éventail possèdent les caractéristiques d'ions de sodium à cycle de carbone conjugué sp2-C Conception théorique et vérification expérimentale du sodium On a constaté que le remplacement des ions sodium par un métal de transition hexa-coordonné stable peut convertir le phtalocyanate de sodium en couches en un phtalate de zinc tridimensionnel en éventail, et que la liaison chimique du métal de transition remplace la couche organique. Force de Van der Waals, la formation d’une structure d’espace ouvert élimine non seulement l’influence de la force de van der Waals sur le stockage de sodium, mais augmente également le taux de cinétique de migration du Na +. La réaction d'intercalation du sodium en deux étapes avec le groupe fonctionnel -COO-, Na + et le carbocyclique sp2-C conjugué a atteint une capacité spécifique relativement élevée de 357 mAh g-1. Une fois que le matériau est sous tension de décharge basse et répété plusieurs fois, le cadre structurel a toujours une bonne stabilité.
Les travaux de recherche ont été financés par le programme national de recherche et développement de clés, la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine et le projet sur le génome des matériaux de Shanghai.
Conception structurelle de Na-PTCA à Zn-PTCA et sites de stockage de sodium prévus
Site d'insertion de l'ion sodium dans Zn-PTCA (A), tension incorporée (B) et canal de migration (C)
Performances électrochimiques du Zn-PTCA: courbe de charge-décharge (A), performance de cycle (B), performance de vitesse (C) et courbe CV
