具有獨特結構和物理化學性質的含三嗪共價有機聚合物(TCOP)在儲能和轉換應用中具有巨大潛力,但如何精細調節形態和可訪問的活性位點,并增強電容活性仍然是一個挑戰。
日前,來自湘潭大學的劉備/陽梅/邱介山等人,通過分子扭曲誘導調節策略制造了由TCOP衍生的具有豐富氧化還原活性位點和獨特結構的網格狀多房球體,其中可以通過改變扭曲單元的構象和奧斯特瓦爾德成熟時間來精細調節空腔的數量和大小。所制造的TCOP的獨特結構產生了前所未有的高比電容(8412 F g?1, 1 A g?1),并使組裝后的超級電容器在氧化還原活性電解質(KI混合H2SO4)中具有675 Whkg?1的超高能量密度,遠優于迄今為止報道的所有水性超級電容器。研究發現,高電活性是由于活性位點的可及性增強以及豐富的活性位點與氧化還原活性電解質的相互作用增強的協同效應。這種方法可能為精確合成具有調諧結構和性能的COP開辟一條新途徑,用于受應用啟發的尖端電化學儲能及其他領域。
相關成果以題為Triazine-containing covalent organic polymer-derived grid-like multilocular spheres for aqueous supercapacitors發表在Adv. Mater. 。
論文鏈接:
https://doi.org/10.1002/adma.202419124
圖1. 蜂窩狀多囊腔納米球共價三嗪多孔聚合物(GS-TCOP)的合成機理和形貌表征。
圖2. 單體扭轉效應與形貌結構的構效關系及GS-TCOP的結構表征。
圖3. GS-TCOP的水系氧化還原超級電容性能研究。
圖4. GS-TCOP的水系氧化還原超級電容儲能機理。
圖5. 理論計算驗證GS-TCOP活性單元和形貌結構的儲能機理。
本文來自微信公眾號“材料科學與工程”。
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