基于三倍对称有机共轭分子的多孔聚合物合成及在电化学储能的应用
发布时间：2021-04-07 12:16
二维有机多孔聚合物具有如可调节框架结构,重量轻,柔韧性,高比表面和良好的半导体等优异特性,已成为一种有前途的功能材料,其中,二维聚合物因其平面分层结构以及独特的电子结构被证实可以良好地应用到微型超级电容器中,但是石墨烯基的二维聚合物通常来说制备比较复杂并且成本偏高,所以新型的二维有机多孔聚合物亟待开发,此外,由于新兴电子产业的发展,对于电化学能源存储与转化的性能要求越来越高。例如:1、氮掺杂的多孔有机聚合物因其较高的比表面以及丰富的活性位点已被证实在电化学能源存储,2、新型能源储存器件越来越向着微米级乃至纳米级的尺度发展,平面型微型超级电容器因其较短的电子传输而受到广泛研究。本课题受自下而上策略制备石墨烯的启发,利用新型的三倍对称有机共轭分子通过简单的碳-碳（C-C）偶联以及光交联聚合的方法合成了二维有机聚合物,并在氧还原领域以及微型超级电容器领域有着良好的应用。具体研究内容如下:（1）首先我们合成了具有N、Cl的新型三倍对称有机共轭分子3（NCl）,然后通过在400摄氏度下C-C偶联反应合成具有明确结构单元的新型二维有机多孔聚合物,再进一步对得到的聚合物进行高温煅烧以及氨气活化,得到...
【文章来源】：上海应用技术大学上海市
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TEMPO-COFs的合成路线
图 1.2 氧化还原活性 COF（DAAQ-TEP，TaPa-Py，TpPa-R2）的合成路线Figure 1.2Asynthesis illustration of redox active COFs (DAAQ-TEP, TaPa-Py, TpPa-R2).与较少电子传递的键（亚胺，硼酸酯，肼等）相比，利用与 sp2-杂化的碳键连接DCOF 将更具吸引力，因为其在离域主链上延伸的π-共轭，从而产生一些特殊的电磁性特性[97]。2016 年，Zhang 和同事报告了第一个结晶 2D 共轭 COF（2DPPV）与 sp2键合碳骨架的例子，使用了 1,4-亚苯基二乙腈和三个芳香醛的 Knoevenagel 缩应（图 1.3.a）[98]。实验和模拟 PXRD 结果表明，2DPPV 的精确结构是锯齿堆叠模式邻层平均滑动 1/4 单位晶胞距离，距离为 0.35 nm，证明了 2D COF 板的形成。“A
（a）具有 sp2-杂化碳键（2DPPV）的 2D 共轭聚合物骨架的合成和结构; （b）2显微镜图像; （c）2DPPV 的实验和模拟 PXRD 模式; （d）具有锯齿堆叠模式的模2DPPV，其中底行是电池的侧视图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 纳米片结构和受控氧化还原性质的共聚微孔聚合物（CMP）的一直都有着广泛的关注[100]。戴和同事合成了一类可以精确控制的 N 杂原CMPs，通过镍催化的 Yamamoto 均聚在 DMF 中的非贵金属（Fe，Co，M体（图 1.4.a 和 1.4.b）[101]。得到的 CPPs 显示出具有高孔隙率的层纹理，几微米。PXRD 结果表明，由于缩聚过程中苯环的变形，所有 2DCPPs 均晶体学顺序。使用类似的合成策略，清晰的 2D 层纹理也可以通过 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]获得。同样，Zhang 和同事报道了通过常规溶液聚合，分别沿水合成富含醌的聚噻吩和聚（对亚苯基亚乙烯基）的富含硫的共轭聚合物纳），4,5-苯四羧酸酐与五硫化二磷催化剂（图 1.4.c-e）[104]。这种制备的 2D
【参考文献】：
期刊论文
[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)
本文编号：3123468
【文章来源】：上海应用技术大学上海市
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TEMPO-COFs的合成路线
图 1.2 氧化还原活性 COF（DAAQ-TEP，TaPa-Py，TpPa-R2）的合成路线Figure 1.2Asynthesis illustration of redox active COFs (DAAQ-TEP, TaPa-Py, TpPa-R2).与较少电子传递的键（亚胺，硼酸酯，肼等）相比，利用与 sp2-杂化的碳键连接DCOF 将更具吸引力，因为其在离域主链上延伸的π-共轭，从而产生一些特殊的电磁性特性[97]。2016 年，Zhang 和同事报告了第一个结晶 2D 共轭 COF（2DPPV）与 sp2键合碳骨架的例子，使用了 1,4-亚苯基二乙腈和三个芳香醛的 Knoevenagel 缩应（图 1.3.a）[98]。实验和模拟 PXRD 结果表明，2DPPV 的精确结构是锯齿堆叠模式邻层平均滑动 1/4 单位晶胞距离，距离为 0.35 nm，证明了 2D COF 板的形成。“A
（a）具有 sp2-杂化碳键（2DPPV）的 2D 共轭聚合物骨架的合成和结构; （b）2显微镜图像; （c）2DPPV 的实验和模拟 PXRD 模式; （d）具有锯齿堆叠模式的模2DPPV，其中底行是电池的侧视图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 纳米片结构和受控氧化还原性质的共聚微孔聚合物（CMP）的一直都有着广泛的关注[100]。戴和同事合成了一类可以精确控制的 N 杂原CMPs，通过镍催化的 Yamamoto 均聚在 DMF 中的非贵金属（Fe，Co，M体（图 1.4.a 和 1.4.b）[101]。得到的 CPPs 显示出具有高孔隙率的层纹理，几微米。PXRD 结果表明，由于缩聚过程中苯环的变形，所有 2DCPPs 均晶体学顺序。使用类似的合成策略，清晰的 2D 层纹理也可以通过 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]获得。同样，Zhang 和同事报道了通过常规溶液聚合，分别沿水合成富含醌的聚噻吩和聚（对亚苯基亚乙烯基）的富含硫的共轭聚合物纳），4,5-苯四羧酸酐与五硫化二磷催化剂（图 1.4.c-e）[104]。这种制备的 2D
【参考文献】：
期刊论文
[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)
本文编号：3123468
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