Highly redox-active polymer with extensive electron delocalization and optimized molecular orbitals for extraordinary proton storage

氧化还原 聚合物 质子化 离域电子 轨道能级差 电子传输链 材料科学 化学 分子轨道 电子转移 共轭体系 光化学 化学工程 纳米技术 分子 化学物理 无机化学 有机化学 工程类 离子 生物化学
作者
Jing He,Yüe Zhao,Chao Yan,Renwei Jing,Renyuan Wang,Minjie Shi
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:470: 144204-144204 被引量:13
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.144204
摘要

Due to the unique "Grotthus mechanism" of the proton as the charge carrier, aqueous proton batteries (APBs) have the potential to become a type of feasible energy storage device with low cost and high security. Organic polymers with tunable molecule structures are promising for APB electrodes, whereas unsatisfactory redox capacity and low electron affinity hinder their real applications. Herein, a highly redox-active polymer, poly(diquinoxalino-phenazine) (PDQPZ), has been designed and synthesized with extended imine-conjugated polymeric backbones. Beneficial from the reasonable molecular configuration, the PDQPZ polymer shows extensive electron delocalization and optimized molecular orbitals with an extremely small LUMO value of −3.26 eV, leading to excellent electron affinity and high redox activity for fast, ultra-stable and extraordinary proton storage, which are further demonstrated by localized orbital locator-π (LOL-π) and iso-chemical shielding surface (ICSS) techniques. As such, the PDQPZ polymer as electrode material possesses a superior proton-storage capacity of 205.2 mAh g−1 and excellent cycling stability after 10,000 cycles with as low as 0.0008% decline per cycle. Multiple in-operando monitoring techniques further confirm highly reversible proton uptake/removal and the protonation pathways are proposed in detail. Finally, a high-performance and long-life APB device has been fabricated and operated over a wide temperature range.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
莫声干大事完成签到,获得积分20
刚刚
刚刚
huihui完成签到 ,获得积分10
刚刚
CipherSage应助TZ采纳,获得10
刚刚
树懒吃吃完成签到,获得积分10
1秒前
Natua发布了新的文献求助20
1秒前
1秒前
Sasap发布了新的文献求助10
2秒前
无花果应助naivete采纳,获得10
2秒前
Czzzz发布了新的文献求助10
3秒前
派克峰发布了新的文献求助30
3秒前
笨笨松完成签到,获得积分10
4秒前
whatever应助msl2023采纳,获得30
4秒前
小可爱发布了新的文献求助10
4秒前
Zzz完成签到,获得积分10
5秒前
英姑应助ffiu采纳,获得10
5秒前
大模型应助Raine采纳,获得10
5秒前
6秒前
橘子的海完成签到 ,获得积分10
6秒前
7秒前
Czzzz完成签到,获得积分20
7秒前
XF发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
9秒前
扶光完成签到,获得积分10
9秒前
Man发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
shaft完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
lxh发布了新的文献求助20
13秒前
13秒前
13秒前
wanci应助随便采纳,获得10
14秒前
Anonymity完成签到,获得积分10
14秒前
郭郭郭完成签到,获得积分10
15秒前
田様应助鸣蜩阿六采纳,获得10
15秒前
16秒前
whisper完成签到,获得积分10
16秒前
中二少女爱喝可乐完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
高分求助中
Sustainability in Tides Chemistry 2800
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
Rechtsphilosophie 1000
Bayesian Models of Cognition:Reverse Engineering the Mind 888
Le dégorgement réflexe des Acridiens 800
Defense against predation 800
Very-high-order BVD Schemes Using β-variable THINC Method 568
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3135173
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2786162
关于积分的说明 7775843
捐赠科研通 2442066
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1298380
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 625112
版权声明 600847