化学稳定的聚乙烯基金属酸框架,具有高载体流动性,用于容量储能
Chongqing Yang1, Kaiyue Jiang2, Qi Zheng3
1The Molecular Foundry, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, United States.
Journal of the American Chemical Society
|October 7, 2021
概括
化学稳定的聚乙烯基金属酸共价有机框架 (COF) 被合成并形成薄膜. 这些材料具有p型半导体特性,并显示出储能应用的潜力.
科学领域:
- 材料科学
- 有机化学
- 固态物理
背景情况:
- 由于其电荷传输和稳定性,共价有机框架 (COF) 是光电子和能源应用的有希望的半导体材料.
- 有限的合成方法和对COF载体移动性的理解阻碍了它们的实际使用.
- 基于聚乙烯的金属烯酸 (PAE-PcM) 提供了一种具有提高性能潜力的新材料.
研究的目的:
- 合成稳定的基于聚乙烯的金属酸 (PAE-PcM) 和它们的薄膜.
- 研究这些COF薄膜的半导体特性和载体流动性.
- 探索这些材料在能源相关应用中的潜力,例如储能.
主要方法:
- 通过溶热条件合成三个PAE-PcMCOF (M=Cu,Ni,Co).
- 在不同基板 (SiO2/Si,ITO,石英) 上生长.
- 电子属性的表征,包括电荷载体的移动性和导电性.
- 用密度函数理论 (DFT) 计算来理解载体运输机制.
- 电化学表征以评估电容性能.
主要成果:
- PAE-PcM COF薄膜表现出p型半导体行为,其内在移动性高达~19.4 cm2 V-1 s-1.
- 补充剂显著增加了PAE-PcCu膜的导电率4个数量级 (0. 2 S m-1).
- DFT的计算显示了异型载体运输,有利于外平面孔运输.
- PAE-PcCo表现出极好的电容性能 (~19 μF cm-2),这是由于其氧化还原行为.
结论:
- 这项研究成功合成并描述了具有有前途的电子特性的基于聚乙烯的新型二维COF.
- 这些发现提供了对这些COF的电子行为和异构电荷传输的基本见解.
- 开发的COF显示了先进的光电子设备和储能应用的巨大潜力.
