recentemente, a Academia Chinesa de Ciências, o Instituto de Xangai de silicato pesquisador Liu Jianjun equipe e professor de Huazhong Universidade de ciência e tecnologia Huang Sophia equipe através de pesquisa colaborativa, projeto da molécula conjugada orgânica do ventilador de dobramento tridimensional do arranjo e da transição metal a coordenação do íon da construção da estrutura orgânica do nano-metal (MOF) material perileno zinco (Zn-PTCA), Pela primeira vez, a ativação eletroquímica do sódio do anel de carbono conjugado é melhorada, a capacidade de armazenamento de sódio do material do eletrodo é muito aumentado, o que proporciona uma nova idéia para projetar ainda mais o novo material de eletrodo de alta capacidade específica.
Os resultados de pesquisa relevantes foram publicados na revista Chem. Os nano-materiais do MOF com estrutura tridimensional do pore são dados forma principalmente pelos íons do metal da transição (ou pelos nano aglomerados) e pelo ligante orgânico, que são amplamente utilizados na adsorção e na separação do gás, nano-catálise e assim por diante por causa de sua regulação fácil da estrutura do pore, área de superfície específica elevada e grupos funcionais de superfície abundantes. no entanto, devido à sua capacidade limitada, a aplicação de materiais de armazenamento de energia eletroquímico tem sido muito limitada. Tomando o material da bateria do íon do sódio como um exemplo, o local de armazenamento do sódio do material do elétrodo orgânico do metal na bateria do íon do sódio é concentrado principalmente no grupo funcional rico da superfície (c = o, c ≡ n), e o armazenamento eletrônico do estábulo pode ser realizado pelo único mecanismo do rearranjo da ligação dentro do grupo funcional e do anel conjugado esqueleto da estrutura. no entanto, é difícil para os íons de sódio a ser armazenado no esqueleto orgânico conjugado anel de carbono (SP2-c), devido ao fato de que o grande raio de íons de sódio é difícil de incorporar no intercalar do esqueleto conjugado orgânico do material do MOF e dos Van der Waals entre as camadas da camada de incorporação do íon de sódio e a força fraca entre os anéis de carbono conjugados. Isso resulta em uma proporção mais baixa reversível de materiais MOF.
Conseqüentemente, a atividade eletroquímica do armazenamento de sódio conjugado ativado do anel do carbono é muito importante melhorar a capacidade de armazenamento do material do elétrodo, mas é mais desafiante. Liu Jianjun equipe combinada com o primeiro princípio de eletroquímica computacional, simulação de dinâmica molecular, análise de estrutura eletrônica, o estudo constatou que o tridimensional dobradura de metal em forma de ventilador de materiais orgânicos com o anel de carbono conjugado SP2-c armazenamento de íons de sódio, para alcançar o projeto teórico e verificação experimental de carbono conjugado armazenamento de sódio anel. Encontra-se que o metal estável da transição do seis-ligant é substituído para íons do sódio, o perileno mergulhado é transformado no perileno de dobramento tridimensional do ventilador-dado forma, e a transição de metal coordenada química Bond substitui a força Van der Waals entre as camadas orgânicas, ea estrutura do espaço aberto não só elimina a influência dos Van der Waals de armazenamento de sódio, mas também melhora a taxa de cinética de migração de na +. Os resultados eletroquímicos calculados coincidem com a caracterização eletroquímica dos experimentos, confirmando que o na + e os grupos funcionais no Zn-PTCA são-COO-, e a reação de sódio de duas etapas de ND + e anel de carbono conjugado SP2-c atinge uma capacidade específica relativamente elevada de 357 Mah g-1.
O XRD in situ, RMN, e espectros infravermelhos do processo de carregamento e descarregamento mostram que o material tem boa estabilidade após a baixa tensão de descarga e vários ciclos.
O trabalho de pesquisa é suportado pelo programa chave nacional da pesquisa e do desenvolvimento, Fundação Nacional da ciência natural de China, projeto do genoma material de Shanghai e assim por diante.
Projeto estrutural de na-PTCA a Zn-PTCA e predição de locais de armazenamento de sódio
Ponto de inserção de íons de sódio em Zn-PTCA (A), tensão encaixada (B) e canal de migração (C)
