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2024-04-28 10:34:05

具有催化活性的共轭配位聚合物用于钠离子电池

π-d共轭配位聚合物(CCP)与π-π共轭有机/聚合物材料非常相似(柔韧性、低成本、通过分子设计功能化、循环过程中体积变化小),且π-d系统中的电子离域(共轭配体的前沿π轨道与过渡金属d轨道的杂化)能够改善材料的稳定性和导电性,近年来引起了广泛的关注。但大多数CCP确切的化学状态或结构(例如金属离子的化合价,单/双键特征,是否存在反离子和激进等)仍然模糊。而电化学氧化还原过程中的结构和状态变化能够提供揭示化学结构的有效方法,因此,系统地研究CCPs的化学状态及其在电池中的应用和内在机制是非常必要的。
华中科技大学Chengliang Wang课题组报道了一种用于高性能钠离子电池的一维π-d金属有机CCP,揭示了该配位聚合物的化学状态。Ni(II)配合物和平面1,2,4,5-苯四胺(BTA)的平面配位方式保证了Ni-BTA链的共面性和π-d离域。研究者系统地研究了Ni-BTA的化学状态、电化学性质和储钠机理。
分析:通过从C = N双键和Ni(II)到C-N单键和Ni(I)的转换,Ni-BTA电化学过程为三电子反应。更重要的是,研究者指出,他们的无意实验提供了Ni(I)的可视化证据。Ni(I)的存在通过XANES及其在Negishi交叉偶联反应中的催化活性得到进一步证实。
钠电性能:获得的Ni-BTA在0.1A g-1下具有约500 mAh g-1的高比容量和优异的倍率性能(10 A g-1下330 mAh g-1)。这些性能优于大多数报道的用于SIB的共轭有机/聚合物材料。
意义:新型储钠材料的发现,前所未有的利用电化学过程实现CCP的潜在准单原子催化以及精确识别CCP的化学状态,为相关研究领域提供了新的见解,也加深了对共轭配位聚合物的理解。
Chengliang Wang, Yuan Chen, Mi Tang, Yanchao Wu, Xiaozhi Su, Xiang Li, Shuaifei Xu, Shuming Zhuo, Jing Ma, Daqiang Yuan, Wenping Hu, A one‐dimensional π‐d conjugated coordination polymer for sodium storage with catalytic activity in Negishi coupling, Angewandte Chemie International Edition, 2019.
DOI: 10.1002/anie.201908274
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201908274

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