Konstruktion vollständig π-konjugierter, Diyne-verknüpfter, konjugierter mikroporöser Polymere auf der Basis von Tetraphenylethen- und Dibenzo[g,p]chrysen-Einheiten zur Energiespeicherung
Forschende fanden heraus, dass TPE-Diyne CMPs eine außergewöhnliche Stabilität und Energiedichte aufweisen, was sie zu vielversprechenden Materialien für zukünftige Superkondensatoren macht.
In den letzten Jahren hat die Suche nach effizienten und langlebigen Elektrodenmaterialien für Superkondensatoren die Entwicklung neuartiger konjugierter mikroporöser Polymere (CMPs) vorangetrieben. In dieser Studie wird die Synthese und umfassende Charakterisierung von zwei neuartigen π-konjugierten Diyne-verknüpften CMPs, TPE-Diyne CMP und TBN-Diyne CMP, vorgestellt, die als Elektrodenmaterialien für Superkondensatoren entwickelt wurden. Diese Diyne-CMPs wurden durch eine Palladium-katalysierte Alkin-Alkin-Kopplungsreaktion in hoher Ausbeute synthetisiert. Spektroskopische Analysen, einschließlich FTIR und NMR, bestätigten die unterschiedlichen chemischen Strukturen der TPE-Diyne- und TBN-Diyne-CMPs und unterstrichen das Vorhandensein von aromatischen und Alkin-Gruppen, die für ihre elektrochemischen Eigenschaften wesentlich sind. Die thermogravimetrische Analyse (TGA) zeigte ihre bemerkenswerte thermische Stabilität bis zu 800 °C unter N2.
Veranstaltungstipp: Funktionelle Beschichtungen
Beschichtungen sollen inzwischen nicht mehr nur gut aussehen und vor Korrosion schützen. So gut und wichtig beide Eigenschaften sind, viele Kund:innen wollen mehr. Viele dieser Anforderungen lassen sich mit dem Begriff „Funktionale Beschichtungen“ beschreiben. Beliebte Schlagwörter, die hier oft fallen, sind anti-Eis, anti-Graffiti, Selbstheilung oder die oft genannte Haifischhaut. Manche dieser Eigenschaften sind inzwischen gut erforscht und am Markt etabliert, andere haben noch praktische Hürden zu überwinden. Welche funktionellen Beschichtungen zu welcher dieser Kategorien gehören, vermittelt Ihnen das FARBE UND LACK Seminar „Funktionelle Beschichtungen“ am 26.11.2024 in Essen.
Darüber hinaus ergaben Stickstoff-Adsorptions-Desorptions-Messungen hohe spezifische Oberflächen von 428m2 g-1 für das TPE-Diyne CMP und 256m2 g-1 für das TBN-Diyne CMP, mit gut definierter Mikroporosität. Elektrochemische Leistungstests zeigten, dass die TPE-Diyne CMP eine spezifische Kapazität von 39 F g-1, eine Kapazitätserhaltung von 98% nach 2000 Lade-Entlade-Zyklen und eine Energiedichte von 3,82 Wh kg-1 erreichte, was auf eine außergewöhnliche Stabilität und Energiespeicherfähigkeit hindeutet. Das TBN-Diyne CMP wies eine spezifische Kapazität von 32,4 F g-1, eine Zyklenstabilität von 92% und eine Energiedichte von 3 Wh kg-1 auf. Diese Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung von TPE-Diyne und TBN-Diyne CMPs als innovative und hocheffektive Elektrodenmaterialien für Superkondensatoren der nächsten Generation, die eine verbesserte Leistung und Stabilität bieten. Die Ergebnisse liefern wertvolle Einblicke in die Entwicklung fortschrittlicher Materialien für Energiespeicheranwendungen, die den wachsenden Bedarf an Hochleistungs-Superkondensatoren in verschiedenen Technologiebereichen decken.
Quelle: Polymer Chemistry, Ausgabe 28, 2024