南京理工大学电化学储能技术团队Angew：利用二茂铁/二茂铁阳离子的氧化还原反应激活死锌实现深循环锌...

正文

请到「今天看啥」查看全文

研究内容

近日， 南京理工大学陈涛教授 和 傅佳骏教授 基于可逆的二茂铁/二茂铁阳离子氧化还原反应，提出了一种由溶解氧引发的死锌回收策略。在该工作中，通过对二茂铁上取代基的供/吸电子性强度进行筛选，系统研究了不同取代基对这些二茂铁衍生物的电化学性能和分子稳定性的影响。同时，通过引入聚乙二醇作为助溶剂，成功实现其在水系电解液中的溶解。在该电解液中，二茂铁基团的氧化过程实现了溶解氧的去除，进而有效抑制由溶解氧引起的锌负极的腐蚀和副产物的累积。同时，生成的二茂铁阳离子能够将死锌再生为具有电活性的锌离子，从而抑制电池容量损失，显著提高了电池的循环稳定性和循环寿命。本文以题为“Revitalizing Dead Zinc with Ferrocene/Ferrocenium Redox Chemistry for Deep-Cycle Zinc Metal Batteries.”在国际知名期刊 Angewandte Chemie International Edition 上发表。

核心内容

要点一：对具有不同供/吸电子性取代基二茂铁衍生物的筛选和表征

图1. (a) 通过PEG助溶剂使FcD粉末在水中成功溶解；不同二茂铁衍生物的CV曲线(b)以及HOMO/LUMO能量和能隙(c)；(d) FcD-ZF电解液的CV曲线；Fc/Fc ⁺ (e)和FcD/FcD ⁺ (f)氧化还原对的电荷密度差异。

作者通过引入微量聚乙二醇作为助溶剂，实现了疏水性二茂铁在水系电解液中的成功溶解。同时，作为概念验证，筛选了四种具有不同取代基的二茂铁衍生物作为氧化还原介质。随后通过一系列理论模拟计算和测试表征，评估了不同取代基对这些衍生物的电化学性能和分子稳定性的影响。最终，1,1'-二茂铁二甲醇（FcD）因其卓越的分子稳定性和优良的电化学性能而被选定为主要研究对象。

请到「今天看啥」查看全文