超低聚氧甲酸盐:优秀的分子集群电池组件和半透的分子电容器
Yoshio Nishimoto1, Daisuke Yokogawa, Hirofumi Yoshikawa
1Department of Chemistry, Graduate School of Science, Nagoya University , Nagoya 464-8602, Japan.
Journal of the American Chemical Society
|June 3, 2014
概括
在电池放电期间,聚氧甲酸盐 (POM) 集群的超降解形成金属-金属键和三角形结构. 这种独特的电子和几何重新排列使得基于POM的分子电容器能够有效地吸收电子.
科学领域:
- 无机化学 无机化学 有机化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
背景情况:
- 聚氧甲酸盐 (POMs) 是多功能无机集群,具有可调节的氧化还原特性.
- 了解电化学还原过程中的结构转变对于储能应用至关重要.
- 基于的分子集群电池使用POM进行充电存储.
研究的目的:
- 在超缩减过程中研究α-Keggin型POM集群中分子和电子结构的变化.
- 阐明金属-金属键形成和三角结构出现的机制.
- 解释这些变化在电池中POMs有效电子吸收中的作用.
主要方法:
- 使用密度函数理论 (DFT) 为几何优化进行理论研究.
- 第一原则分子动力学模拟以探索潜在的能量表面.
- 对结构,电子密度和分子轨道属性的分析.
主要成果:
- 超缩小POM集群 ([PM12O40](3-)) 导致由12-14个多余电子开始形成金属-金属键.
- 金属三角形作为一个关键的结构特征出现,由三中心两电子键驱动.
- 过渡金属位点的Jahn-Teller扭曲促进金属金属键形成和电子移位.
- 超缩小的POM表现出一个"半孔分子电容器"结构与Li+对抗.
结论:
- 在POM中超缩减过程涉及显著的几何和电子重组,包括金属对金属的结合形成.
- 新兴的金属三角形和电子移位是增强电子存储能力的关键.
- 由Li+离子稳定的超缩小POMs的独特结构支着它们作为分子电容器的功能.
