Recentemente, la Shanghai Istituto di Ceramica, Accademia Cinese delle Scienze ricercatore Liu Jianjun, team e Huazhong University of professore di Scienza team di Huang Yunhui attraverso la ricerca collaborativa, design tridimensionale pieghevoli organici co-organizzato con la molecola giogo accumulo quadro organico nano-metallo ioni di metallo di transizione (MOF) materiali perilenetetracarbossilici uno zinco (Zn-PTCA), sormontato coniugato anello attivata elettrochimicamente stock di carbonio sodio, sodio notevolmente migliorata capacità di stoccaggio del materiale dell'elettrodo a fornire ulteriori nuove idee per la progettazione di nuovi elevata capacità specifica del materiale dell'elettrodo nella relativa Chem ricerca magazine.
MOF nanomaterial ha una struttura porosa tridimensionale è principalmente da ioni di metalli di transizione (o nano-cluster) con leganti organici autoassemblati, avente una struttura porosa è facile a causa del regolamento, elevata superficie specifica e gruppi funzionali ricchi di superficie, ecc nel adsorbimento di gas e la separazione, aspetto nanocatalisi ha applicazioni larghe. Tuttavia, a causa della capacità specifica limitata, è fortemente limitato l'applicazione del materiale di accumulo di energia elettrochimica. materiali ione sodio, per esempio, il sito di sodio metallico ione sodio materiale elettrodico accumulatore prevalentemente organica singola superficie ricca doppio meccanismo legame riarrangiamento gruppo funzionale (C = O, C≡N), l'anello interno può essere coniugato con un gruppo funzionale e lo scheletro strutturale di conservazione elettronico. Tuttavia, a causa del raggio maggiore di ioni di sodio è difficile da inserire materiale MOF coniugato scheletro intercalare organico, e la distruzione interstrato dello ione sodio incorporato interstrato van der Waals e un coniugato carbociclico forza debole tra ioni sodio e le cause come un difficile da memorizzare (quadro coniugato carbociclico SP2 organica strutturale -C), il materiale MOF portando ad una specifica capacità inferiore reversibile. Pertanto, l'attivazione del co carbociclico giogo serbatoio sodio elettrochimicamente attivo, è essenziale per migliorare la capacità del materiale di elettrodo di memorizzazione Ma con una sfida più grande.
Elettrochimica Jianjun squadra calcolato combina i primi principi molecolare di simulazione dinamica, analisi struttura elettronica, trovato che un tridimensionale metallico plicate coniugato materiale organico avente una caratteristica di memorizzazione carbociclico sp2-C di ioni di sodio, per ottenere un serbatoio carbociclico coniugato verifica teorica e sperimentale di sodio è stato trovato per stabilizzare il hexacoordination metallo di transizione sostituire ioni sodio, può essere stratificata formiato perilene tetra sodico in tre plicate zinco tetracarbossilico perilene, invece del complesso di metallo di transizione legame chimico tra lo strato organico van der Waals, struttura spaziale aperto formato non solo elimina gli effetti di distruzione di sodio di stoccaggio forze di van der Waals, e migliorare anche la migrazione di Na + velocità cinetica. caratterizzazione elettrochimica dei risultati sperimentali coincidono elettrochimica calcolata, confermata nella Zn-PTCA Na + gruppo funzionale -COO-, Na + reazione coniugato sp2-C-passo inserto sodio carbociclico raggiunto 357 mAh notevolmente superiore a quello del processo di carica-scarica XRD g-1. situ, NMR, spettroscopia IR mostrato Dopo che il materiale è sotto tensione di scarica bassa e ripetuto per molte volte, il telaio strutturale ha ancora una buona stabilità.
Il lavoro di ricerca è stato sostenuto dal National Key Research and Development Program, dalla National Natural Science Foundation of China e dal Shanghai Materials Genome Project.
Progettazione strutturale da Na-PTCA a Zn-PTCA e siti di stoccaggio di sodio previsti
Sito di inserimento dello ione sodio in Zn-PTCA (A), tensione incorporata (B) e canale di migrazione (C)
Le proprietà elettrochimiche di Zn-PTCA: la curva di carica-scarica (A), le prestazioni del ciclo (B), capacità di tasso (C) e la curva CV
