创新水基储能：萘二亚胺两性离子的改性探索

来自 实验室仪器网

发表在《国家科学评论》上的一项研究报告了使用常压合成生产两种萘二酰亚胺（NDI）衍生物（CBu）2NDI和（SPr）2NDI，每个都包含两性离子侧链。

对它们在水性有机氧化还原液流电池（AORFB）中的性能进行了评估，重点是稳定性和储能效率。

随着对可扩展、安全和具有成本效益的储能的需求增长，氧化还原液流电池因其长循环寿命和灵活性而引起了人们的关注。特别是中性AORFB具有低毒性、可调分子结构、良好的反应动力学和环境安全性等优点。

然而，由于长期稳定性差和反复循环过程中活性材料的降解，其广泛采用受到限制。因此，提高双电子阳极物材料的稳定性是一个关键目标。

支持高效电子传输的萘二酰亚胺化合物是有前途的候选化合物，前提是其结构完整性和成本可以得到优化。

NDI衍生物（SPr）2NDI，（SPrOH）2NDI和（CBu）2NDI是使用常压加热法合成的。该过程始于1,4,5,8-萘四羧酸二酐和3-（二甲氨基）-1-丙胺在密封管中发生缩合反应，以产生中间化合物（NDI-N）。

然后，该中间体进行烷基化产率（SPr）2NDI，（SPrOH）2NDI和[（EB）2NDI]Br2.[（EB）的水解2NDI]Br2产生[（CBu）2NDIH2]Br2，经去质子化得到（CBu）2NDI的。（CBu）的单晶2通过在室温下将异丙醚缓慢扩散到甲醇溶液中来生长NDI。

为了防止去质子化过程中的降解和开环，弱碱性盐（如KHCO）3或NaHCO3被使用。通过质子（1HNMR）光谱、碳光谱和高分辨率质谱。

使用UV-Vis吸收光谱评估溶解度，并通过全电池和对称电池设置测试电化学性能。

结果与讨论

三种萘二亚胺衍生物的循环伏安曲线（（CBu）2NDI，（NPr）2NDI和dex-NDI）揭示了（CBu）的最大负氧化还原电位2NDI，描绘了其围绕萘二亚胺核心的较高电子云密度。

此外，1HNMR谱图显示，与（NPr）相比，萘核的电子密度增加2NDI引入羧基，这影响了它的质子并将它们转移到更高的场。

或者，与（NPr）相比2NDI，萘二亚胺核心的电子密度在季铵盐的引入时降低，导致质子向较低的场移动。与此同时，1HNMR和UV/Vis光谱分析（CBu）2NDI描述了1HNMR和UV/Vis吸收在15天内达到峰值。

这些发现进一步证实了（CBu）的化学稳定性和抗分解性2处于解决方案状态的NDI。

在充放电过程中进一步研究了（CBu）₂NDI的结构稳定性;七天1HNMR监测数据显示（CBu）的质子信号没有变化2NDI，证实其结构完整性和可逆性。

（CBu）2NDI和（SPr）2NDI用作阳极物并与K结合4铁（CN）6制造能够进行双电子存储的中性AORFB。在充电过程中，两种阳极物逐渐捕获两个单电子，从酮烯胺异构体转变为醌结构。同时，Fe2+以K为单位4铁（CN）6释放出一个电子转化为Fe3+在阴极侧。

在满电池测试期间，a（CBu）2NDI/K4铁（CN）6雇用了基于AORFB的AORFB。结果显示，实际产能为4.51Ah/L（理论产能=5.36Ah/L），产能利用率高达84.14%。经过5,070次循环后，电池保留了100%的容量。1,000次循环后的微小波动归因于外部因素，例如机械振动、热量或膜电阻变化。

» 仪器设备 购买 咨询