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中山大学杨洋溢教授课题组 Angew：用于高性能水系双离子电池的二维卟啉配位超分子网络正极

时间：2023-01-30 来源：浏览：

中山大学杨洋溢教授课题组 Angew：用于高性能水系双离子电池的二维卟啉配位超分子网络正极

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。

收录于合集

#水系双离子电池 2 个

#超分子网络正极 2 个

#配位超分子网络（CSNs) 2 个

#CSNs 4 个

#碘-DIBs正极材料 2 个

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得益于高丰度、低毒性和高氧化还原电位等优势，碘在电化学储能领域具有广阔的应用前景。目前，尽管作为碘电池阴极的各类碳材料，具有高导电性和电化学稳定性等优点，但都缺乏对碘三离子（ I ₃ ⁻ ）的强锚定位点，导致不可控的穿梭效应，对比容量、循环性能和库仑效率产生负面影响。

配位超分子网络（ CSNs) ，包括配位聚合物、金属有机框架（ MOFs ）、简单的金属有机配合物和低聚配位实体，具有诸如可设计结构、可调活性位点、高孔隙率，及在各类电解质中的较高稳定性，这都非常有利于用作碘电池的阴极。此外，二维配位超分子网络（ 2D CSNs ）由于其大的比表面积、高电导率、丰富的活性位点及其高可达性，更有助于 I ₃ ⁻ 的高效锚定和转化。据此，中山大学杨洋溢教授课题组通过简单溶剂热法制备了一种名为 Zn-TCPP 的二维卟啉 -CSN 的碘 - 双离子电池（ DIBs ）正极，并与 ZnSO ₄ + KI 水性电解质和锌金属阳极一起组装成水系双离子电池，展示出优异的电化学性能。作者通过分子轨道理论说明了 I ₃ ⁻ 和卟啉氮之间的电荷转移相互作用，并利用紫外可见吸收光谱和拉曼光谱证实了这一点，此外密度泛函理论（ DFT ）计算也对此加以验证。同时，计算流体动力学（ CFD ）仿真计算表明 Zn-TCPP 的二维层状网络结构更有利于 I ₃ ⁻ 的渗透和锚定。该工作从二维层状网络结构的角度，利用分子轨道理论及计算流体动力学等探索了二维卟啉 -CSN 对 I ₃ ⁻ 的锚定效应，拓宽了二维 CSNs 在储能领域的应用和开发先进的碘 -DIBs 正极材料，助力 DIBs 的进一步研究和产业化应用。