福建物構(gòu)所共價(jià)有機(jī)框架材料太陽能轉(zhuǎn)化電化學(xué)能研究獲進(jìn)展
將太陽能存儲(chǔ)在電化學(xué)儲(chǔ)能器件中,是解決太陽能間歇性供應(yīng),實(shí)現(xiàn)其廣泛應(yīng)用的有效方法。傳統(tǒng)的方法是通過長的導(dǎo)線將太陽能電池與儲(chǔ)能裝置相連,引入長導(dǎo)線會(huì)導(dǎo)致歐姆損耗,從而降低太陽能的轉(zhuǎn)化和存儲(chǔ)效率。設(shè)計(jì)和制備高效(光)電功能電極材料,是發(fā)展和構(gòu)建簡單的兩電極體系器件,獲得高效低成本的光輔助電化學(xué)能量存儲(chǔ)設(shè)備的關(guān)鍵。
在國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、中國科學(xué)院納米與組裝重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等的資助下,中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所王要兵課題組和袁大強(qiáng)課題組報(bào)道了一種利用同時(shí)具有光吸收和可逆電化學(xué)能量存儲(chǔ)的雙功能材料,直接將太陽能轉(zhuǎn)化為電化學(xué)能的新方法。首先,由袁大強(qiáng)課題組副研究員譚衍曦合成了具有萘二酰亞胺(NDI)和三苯胺(TPA)單元相連的共價(jià)有機(jī)骨架材料(NT-COF)。NT-COF表現(xiàn)為填充二維多孔納米片,高比表面積1276 m2/g。王要兵課題組博士呂江泉對(duì)其進(jìn)行了詳盡的光化學(xué)/電化學(xué)的表征,揭示了NT-COF內(nèi)部從TPA到NDI單元高效的分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移以及該材料高度可逆的電化學(xué)反應(yīng)。以NT-COF為鋰離子電池的陰極材料,光照下,充電電壓降低0.5 V,放電電壓增大0.5 V,整個(gè)電池的效率提高了38.7%,實(shí)現(xiàn)了對(duì)太陽能的有效利用。該工作以同時(shí)具有可逆電化學(xué)反應(yīng)和分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移協(xié)同作用的雙功能陰極材料為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了一種新型的太陽能-電化學(xué)能量轉(zhuǎn)換/存儲(chǔ)系統(tǒng),為替代集成的太陽能電池和電池系統(tǒng)提供了新的思路。 左圖:共價(jià)有機(jī)框架材料結(jié)構(gòu)示意圖;右圖:光輔助的鋰離子電池示意圖 該文章第一作者是呂江泉,共第一作者是譚衍曦,研究成果發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》上(Angewandte Chemie International Edition,DOI: 10.1002/anie.201806596)。 文章鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201806596 關(guān)鍵詞: 太陽能
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