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 生物化学 工程类 离子
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:19
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
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
Y_Y完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
科研通AI2S应助从容的代双采纳,获得10
2秒前
mmyhn发布了新的文献求助10
2秒前
丢手绢完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
4秒前
SHANSHAN完成签到 ,获得积分10
4秒前
FashionBoy应助111采纳,获得10
6秒前
Jason完成签到,获得积分10
6秒前
何必在乎发布了新的文献求助10
7秒前
shunyi发布了新的文献求助10
7秒前
Ruby发布了新的文献求助10
7秒前
无花果应助77采纳,获得10
7秒前
cherish完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
酷波er应助可靠的寒风采纳,获得10
8秒前
tinner完成签到,获得积分10
8秒前
song完成签到,获得积分10
9秒前
饭勺小子完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
xxxx发布了新的文献求助10
9秒前
Rui_Rui应助嘟噜采纳,获得10
10秒前
JamesPei应助aaaaa888888888采纳,获得10
10秒前
金秋完成签到,获得积分0
11秒前
12秒前
12秒前
梁永强发布了新的文献求助10
12秒前
sunshine完成签到,获得积分10
13秒前
Ming完成签到 ,获得积分10
13秒前
961完成签到,获得积分10
13秒前
14秒前
cwy完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
15秒前
Akim应助JustSoleSoul采纳,获得10
15秒前
Orange应助麻辣小龙虾采纳,获得10
15秒前
15秒前
16秒前
昭仪完成签到 ,获得积分10
16秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Molecular Biology of Cancer: Mechanisms, Targets, and Therapeutics 3000
Kinesiophobia : a new view of chronic pain behavior 3000
Les Mantodea de guyane 2500
CCRN 的官方教材 《AACN Core Curriculum for High Acuity, Progressive, and Critical Care Nursing》第8版 1000
Feldspar inclusion dating of ceramics and burnt stones 1000
What is the Future of Psychotherapy in a Digital Age? 801
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5967162
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7259704
关于积分的说明 15976863
捐赠科研通 5104507
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2741729
邀请新用户注册赠送积分活动 1706120
关于科研通互助平台的介绍 1620610