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Author:admin / Posted in:2018年09月22日 / Category:全部文章 / Views:51

共轭多孔聚合物在超级电容器应用领域取得新突破-孔道

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近年来,共轭聚合物备受关注金智善 ,在有机电致发光(OLED)、有机太阳能电池(OPV)、有机场效应晶体管(OFET)等领域得到了广泛的应用。然而蒋卉,共轭聚合物作为活性材料在储能器件湖北经济学院bbs,如超级电容器等电化学储能领域的应用却鲜见报道。这主要是由于现有的共轭聚合物大多比电容较低、循环稳定性不高以及氧化还原可逆性较差等,使其作为超级电容器的电极材料受到很大的限制。超级电容器具有功率密度高、充放电速度快和循环寿命长等优势,是最有希望的下一代电化学能源存储器件之一。然而金宴竹,超级电容器的能量密度较低限制了它的广泛应用。针对此难题汪良明,南京邮电大学黄维院士团队的赖文勇教授课题组提出了超支化共轭微孔聚合物电极材料的设计思路卓建荣 ,将富氮的三并咔唑单元引入超支化共轭聚合物结构中大宋绯闻录,研制了一类新结构体系的共轭微孔聚合物电极材料(TAT-CMP-1和TAT-CMP-2),实现了赝电容特性。构筑的超级电容器表现出优异的比电容行为和电化学循环稳定性,拓展了共轭聚合物在储能器件领域的应用。

图1. 共轭多孔聚合物TAT-CMP-1和TAT-CMP-2的合成过程与模拟结构。
通过BET测试作者研究了TAT-CMP-1和TAT-CMP-2的比表面积和和孔结构(图2)。研究表面TAT-CMP-1和TAT-CMP-2的BET比表面积分布为88 m2 g–1和106 m2 g–1。结果表明,杨丽颖TAT-CMP-1和TAT-CMP-2是一类多孔的共轭富氮材料。


图2.(a) TAT-CMP-1和TAT-CMP-2的氮气吸附和脱附曲线 (b) TAT-CMP-1和TAT-CMP-2的BET曲线。
深入系统的研究发现绿茵锋神,该共轭微孔结构显著提高了该类材料的比表面积,增加了电荷与电极的接触;而且,由于富氮的三并咔唑单元具有大平面π共轭结构、高电化学稳定性和空穴传输特性,使所制得的共轭微孔聚合物材料克服了传统共轭聚合物低循环稳定性和较差的氧化还原可逆性的弱点。其中TAT-CMP-2作为电极材料在电流密度为1 A g–1时实现了比电容183F g–1,储能器件性能高于传统的多孔碳材料超级电容器。更重要的是,该类材料还表现出很好的循环稳定性,在较高的电流密度10 A g–1下谭文颖 ,循环10000次,比电容也仅衰减5%(图3)。该研究率先发展了化学掺杂的方法构筑共轭微孔聚合物,实现了高效、稳定的电化学储能,为设计开发新型高性能的电化学储能材料提供了新的思路侣皓喆,拓展了共轭聚合物在储能器件领域的应用,具有启示意义。

图3. 在电流密度10 A g–1下,循环10000次TAT-CMP-1和TAT-CMP-2的电容性能稳定性测试
相关结果发表在Chemical Science上(DOI:10.1039/C6SC05532J)。该工作由南京邮电大学黄维院士团队的赖文勇教授课题组与扬州大学的庞欢教授课题组合作完成,第一作者为博士生李祥春。该工作得到了国家重点基础研究计划青年科学家专题项目(青年973,2014CB648300)、国家基金委优秀青年基金(21422402)、江苏特聘教授(RK030STP15001)等项目的资助和支持徐寅初。
黄维
http://iam.njupt.edu.cn/2016/0401/c6396a75305/page.htm
赖文勇
http://yjs.njupt.edu.cn/epstar/web/outer/dsfc_ny_.jsp?dsgh=20070131
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