基于三倍對稱有機(jī)共軛分子的多孔聚合物合成及在電化學(xué)儲能的應(yīng)用
發(fā)布時間：2021-04-07 12:16
二維有機(jī)多孔聚合物具有如可調(diào)節(jié)框架結(jié)構(gòu),重量輕,柔韌性,高比表面和良好的半導(dǎo)體等優(yōu)異特性,已成為一種有前途的功能材料,其中,二維聚合物因其平面分層結(jié)構(gòu)以及獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)被證實可以良好地應(yīng)用到微型超級電容器中,但是石墨烯基的二維聚合物通常來說制備比較復(fù)雜并且成本偏高,所以新型的二維有機(jī)多孔聚合物亟待開發(fā),此外,由于新興電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,對于電化學(xué)能源存儲與轉(zhuǎn)化的性能要求越來越高。例如:1、氮摻雜的多孔有機(jī)聚合物因其較高的比表面以及豐富的活性位點(diǎn)已被證實在電化學(xué)能源存儲,2、新型能源儲存器件越來越向著微米級乃至納米級的尺度發(fā)展,平面型微型超級電容器因其較短的電子傳輸而受到廣泛研究。本課題受自下而上策略制備石墨烯的啟發(fā),利用新型的三倍對稱有機(jī)共軛分子通過簡單的碳-碳（C-C）偶聯(lián)以及光交聯(lián)聚合的方法合成了二維有機(jī)聚合物,并在氧還原領(lǐng)域以及微型超級電容器領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用。具體研究內(nèi)容如下:（1）首先我們合成了具有N、Cl的新型三倍對稱有機(jī)共軛分子3（NCl）,然后通過在400攝氏度下C-C偶聯(lián)反應(yīng)合成具有明確結(jié)構(gòu)單元的新型二維有機(jī)多孔聚合物,再進(jìn)一步對得到的聚合物進(jìn)行高溫煅燒以及氨氣活化,得到...
【文章來源】：上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)上海市
【文章頁數(shù)】：80 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
TEMPO-COFs的合成路線
圖 1.2 氧化還原活性 COF（DAAQ-TEP，TaPa-Py，TpPa-R2）的合成路線Figure 1.2Asynthesis illustration of redox active COFs (DAAQ-TEP, TaPa-Py, TpPa-R2).與較少電子傳遞的鍵（亞胺，硼酸酯，肼等）相比，利用與 sp2-雜化的碳鍵連接DCOF 將更具吸引力，因為其在離域主鏈上延伸的π-共軛，從而產(chǎn)生一些特殊的電磁性特性[97]。2016 年，Zhang 和同事報告了第一個結(jié)晶 2D 共軛 COF（2DPPV）與 sp2鍵合碳骨架的例子，使用了 1,4-亞苯基二乙腈和三個芳香醛的 Knoevenagel 縮應(yīng)（圖 1.3.a）[98]。實驗和模擬 PXRD 結(jié)果表明，2DPPV 的精確結(jié)構(gòu)是鋸齒堆疊模式鄰層平均滑動 1/4 單位晶胞距離，距離為 0.35 nm，證明了 2D COF 板的形成�！癆
（a）具有 sp2-雜化碳鍵（2DPPV）的 2D 共軛聚合物骨架的合成和結(jié)構(gòu); （b）2顯微鏡圖像; （c）2DPPV 的實驗和模擬 PXRD 模式; （d）具有鋸齒堆疊模式的模2DPPV，其中底行是電池的側(cè)視圖ure 1.3 (a) Synthesis and structure of 2D conjugated polymer framework with sp 2 -hybridnds (2DPPV); (b) optical microscope images of 2DPPV; (c) experimen- tal and simulated the 2DPPV; (d) the simulated 2DPPV with the serrated stacking modes, where the bottomthe side view of the cell.索具有 2D 納米片結(jié)構(gòu)和受控氧化還原性質(zhì)的共聚微孔聚合物（CMP）的一直都有著廣泛的關(guān)注[100]。戴和同事合成了一類可以精確控制的 N 雜原CMPs，通過鎳催化的 Yamamoto 均聚在 DMF 中的非貴金屬（Fe，Co，M體（圖 1.4.a 和 1.4.b）[101]。得到的 CPPs 顯示出具有高孔隙率的層紋理，幾微米。PXRD 結(jié)果表明，由于縮聚過程中苯環(huán)的變形，所有 2DCPPs 均晶體學(xué)順序。使用類似的合成策略，清晰的 2D 層紋理也可以通過 Yam,6-三（4-溴苯基-[1,3,5]三嗪，2,4,6-三（5-溴噻吩-2-基）-1,3,5-三嗪和（4'卟啉[102,103]獲得。同樣，Zhang 和同事報道了通過常規(guī)溶液聚合，分別沿水合成富含醌的聚噻吩和聚（對亞苯基亞乙烯基）的富含硫的共軛聚合物納），4,5-苯四羧酸酐與五硫化二磷催化劑（圖 1.4.c-e）[104]。這種制備的 2D
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Recent advances in graphene-based planar micro-supercapacitors for on-chip energy storage[J]. Zhong-Shuai Wu,Xinliang Feng,Hui-Ming Cheng. National Science Review. 2014(02)
本文編號：3123468
【文章來源】：上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)上海市
【文章頁數(shù)】：80 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
TEMPO-COFs的合成路線
圖 1.2 氧化還原活性 COF（DAAQ-TEP，TaPa-Py，TpPa-R2）的合成路線Figure 1.2Asynthesis illustration of redox active COFs (DAAQ-TEP, TaPa-Py, TpPa-R2).與較少電子傳遞的鍵（亞胺，硼酸酯，肼等）相比，利用與 sp2-雜化的碳鍵連接DCOF 將更具吸引力，因為其在離域主鏈上延伸的π-共軛，從而產(chǎn)生一些特殊的電磁性特性[97]。2016 年，Zhang 和同事報告了第一個結(jié)晶 2D 共軛 COF（2DPPV）與 sp2鍵合碳骨架的例子，使用了 1,4-亞苯基二乙腈和三個芳香醛的 Knoevenagel 縮應(yīng)（圖 1.3.a）[98]。實驗和模擬 PXRD 結(jié)果表明，2DPPV 的精確結(jié)構(gòu)是鋸齒堆疊模式鄰層平均滑動 1/4 單位晶胞距離，距離為 0.35 nm，證明了 2D COF 板的形成�！癆
（a）具有 sp2-雜化碳鍵（2DPPV）的 2D 共軛聚合物骨架的合成和結(jié)構(gòu); （b）2顯微鏡圖像; （c）2DPPV 的實驗和模擬 PXRD 模式; （d）具有鋸齒堆疊模式的模2DPPV，其中底行是電池的側(cè)視圖ure 1.3 (a) Synthesis and structure of 2D conjugated polymer framework with sp 2 -hybridnds (2DPPV); (b) optical microscope images of 2DPPV; (c) experimen- tal and simulated the 2DPPV; (d) the simulated 2DPPV with the serrated stacking modes, where the bottomthe side view of the cell.索具有 2D 納米片結(jié)構(gòu)和受控氧化還原性質(zhì)的共聚微孔聚合物（CMP）的一直都有著廣泛的關(guān)注[100]。戴和同事合成了一類可以精確控制的 N 雜原CMPs，通過鎳催化的 Yamamoto 均聚在 DMF 中的非貴金屬（Fe，Co，M體（圖 1.4.a 和 1.4.b）[101]。得到的 CPPs 顯示出具有高孔隙率的層紋理，幾微米。PXRD 結(jié)果表明，由于縮聚過程中苯環(huán)的變形，所有 2DCPPs 均晶體學(xué)順序。使用類似的合成策略，清晰的 2D 層紋理也可以通過 Yam,6-三（4-溴苯基-[1,3,5]三嗪，2,4,6-三（5-溴噻吩-2-基）-1,3,5-三嗪和（4'卟啉[102,103]獲得。同樣，Zhang 和同事報道了通過常規(guī)溶液聚合，分別沿水合成富含醌的聚噻吩和聚（對亞苯基亞乙烯基）的富含硫的共軛聚合物納），4,5-苯四羧酸酐與五硫化二磷催化劑（圖 1.4.c-e）[104]。這種制備的 2D
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Recent advances in graphene-based planar micro-supercapacitors for on-chip energy storage[J]. Zhong-Shuai Wu,Xinliang Feng,Hui-Ming Cheng. National Science Review. 2014(02)
本文編號：3123468
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