基于Peri-Xanthenoxanthene的共价有机框架用于高性能水性离子混合超级电容器

科学领域:

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背景情况:

• 水性离子混合超级电容器 (Zn-HSCs) 是一种可持续的储能解决方案,但与离子电池相比,它们的能量密度较低,因此受到限制.
• 开发先进的电极材料对于提高 Zn-HSC 的性能至关重要.
• 聚合有机框架 (COFs) 由于其可调节的结构和特性,呈现出一个有前途的材料类.

研究的目的:

• 为了合成和描述与周边桑坦诺桑 (PXX) 集成的新型COF,用于作为Zn-HSC中的阴极材料.
• 为了评估这些基于PXX的COF在Zn-HSC装置中的电化学性能和稳定性.
• 探索PXX-COFs在提高超级电容器能量密度和功率能力方面的潜力.

主要方法:

• 通过将PXX-二胺单元与三甲基 (TFB) 或三甲基 (Tp) 结合,设计和合成两种六角形COF,即COF PXX(PhNH2) 2-TFB和COF PXX(PhNH2) 2-Tp.
• 合成的COF作为水性Zn-HSC中的阴极材料的电化学表征.
• 评估特定电容,能量密度,功率密度和5000个周期的长期循环稳定性.

主要成果:

• COF PXX(PhNH2)2-Tp表现出卓越的性能,其特定电容为237 Fg-1,能量密度为106.6 Wh kg-1和功率密度为3.0 kW kg-1.1.
• COF PXX(PhNH2) 2-TFB 的性能较低 (109 F g−1, 49.1 Wh kg−1, 0.67 kW kg−1).
• 这两种基于PXX的COF均表现出优异的长期稳定性,在5000个循环后保持超过92%的电容.

结论:

• 基于peri-xanthenoxanthene的共价有机框架是水性离子混合超级电容器的有效高性能阴极材料.
• "PXX-COF战略为开发具有更高能量密度和耐久性的先进储能技术提供了一个有前途的新方向.
• COF PXX ((PhNH2) 2-Tp 是下一代超级电容器的一个特别有前途的材料.