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中原工学院黄超/张莹莹/米立伟教授团队《ACS Mater. Lett.》：CPs基TENG在光诱导反应中的研究

时间：2023-09-24 来源：浏览：

中原工学院黄超/张莹莹/米立伟教授团队《ACS Mater. Lett.》：CPs基TENG在光诱导反应中的研究

原创化学与材料科学化学与材料科学

化学与材料科学

微信号 Chem-MSE

功能介绍聚集海内外化学化工、材料科学与工程、生物医学工程领域最新科学前沿动态，与相关机构共同合作，发布实用科研成果，结合政策、资本、商业模式、市场和需求、价值评估等诸要素，构建其科技产业化协同创新平台，服务国家管理机构、科研工作者、企业决策层。

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摩擦电纳米发电机（TENGs）作为一种有前景且有效的将环境机械能转化为电能的技术，为自驱动系统的应用提供了一种新途径。为了满足应用要求，选择易于修饰、化学稳定性高的摩擦电材料是优化和调节性能的最有效方法。由于网络化学的特性，具有模块化分子结构的配位聚合物（CPs）或金属有机框架（MOFs），由于其易修饰和可调控的电子结构特征，可以有效预测TENG的性能，实现能量的有效转化并应用到自驱动传感，自供能电化学防腐和超级电容器等领域。然而，在TENG的众多应用领域中，将TENG应用到可见光诱导选择性有机转换，仍处于起步阶段。

近日， 中原工学院先进材料研究中心黄超副教授、张莹莹副教授、米立伟教授 在《 ACS Materials Letters 》期刊上发表了题为“C–H Azidation System Induced by Visible Light from Triboelectric Nanogenerators Based on a Cadmium Coordination Polymer”文章。

为实现选择性自驱动光诱导有机转化，该团队将具有二维结构的Cd-CP与不同极性的乙基纤维素（EC）和聚偏氟乙烯（PVDF）相结合制备了多种比例的复合薄膜材料，设计合成了具有高性能输出的TENG。在相同的掺杂比例下，Cd-CP@EC-TENG的输出性能显著的优于Cd-CP@PVDF-TENG的输出性能。特别是15 % Cd-CP@EC-TENG具有最好的稳定性和最高的输出性能，并且该器件放置一个月之后的测试显示其输出性能没有明显衰减，说明该器件具有优异的稳定性。因此， Cd-CP@EC-TENG器件的输出性能不仅得到有效的提升，而且更有利于器件的长时间使用。此外，15 % Cd-CP@EC-TENG器件可以连续为13个1W的白色LED灯珠持续供电，有效实现了选择性的光诱导C-H叠氮化反应。

图 1. （ a ）通过 TENG 进行的光诱导有机转换的示意图。（ b ） Cd ²⁺ 离子的配位环境。（ c ）双核 Cd-SBUs 。（ d ） Cd-CP 的二维柱状框架。

图 2. （ a ） Cd-CP -TENG 的构筑示意图。（ b ， c ）粉状 Cd-CP-TENG 、 4,4′-bpy-TENG 和 H ₄ CBBD-TENG 的 I _sc 和 V _oc 。

图 3. （ a-c ）基于不同掺杂比的 Cd-CP@PVDF 和 Cd-CP@E C 的 TENGs 的 I _sc 、 V _oc 和 σ 。（ d ） KPFM 表面电势。

图 4. （ a-b ）不同工作频率下 15% Cd-CP@PVDF-TENG 和 Cd-CP@EC-TENG 的 I _sc 和 V _oc 。（ c ） 50,000 次循环后的 15% Cd-CP@PVDF-TENG 和 Cd-CP@EC-TENG 的 I _sc 和 V _oc 。（ d ） 15% Cd-CP@PVDF-TENG 和 Cd-CP@EC-TENG 功率密度。