A holomolecule conjugated and electron delocalized organic compound for superior proton-storage redox capability

氧化还原 离域电子 电化学 质子化 共轭体系 化学 电解质 分子 质子 电子离域 电极 电子传输链 材料科学 纳米技术 无机化学 物理化学 有机化学 聚合物 离子 生物化学 物理 量子力学
作者
Renwei Jing,Jing He,Lingtong Hu,Jun Yang,Chao Yan,Minjie Shi
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:477: 147169-147169 被引量:14
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.147169
摘要

Aqueous proton batteries (APBs) offer realistic possibilities for reliable and sustainable energy technologies owing to their unique "Grotthus mechanism". Organic compounds with tunable molecular structures are candidate electrode materials, but their unsatisfactory proton-storage redox behaviors hinder the practical application in APB devices. Herein, a holomolecule conjugated organic compound (PZQN) composed of pyrazine and quinone rings is synthesized and used for APB application. Such reasonable configuration bestows the PZQN molecule with extended π-conjugation, overall molecular rigidity and optimized electronic structure with a small energy gap (∼3.12 eV). Localized orbital locator-π (LOL-π) and iso-chemical shielding surfaces (ICSS) techniques reveal the extraordinary electron delocalization in the PZQN molecule, enabling its high-kinetic redox activity and superior electron affinity. As such, the PZQN compound as an electrode material exhibits a fast, stable and unrivaled proton-storage redox capability with a competitive capacity of 262.5 mAh g−1 in aqueous acidic electrolyte, which is comparable among various proton-inserted organic electrodes. In-situ dynamic analysis combined with theoretical calculations illustrate the proton-storage redox mechanism and corresponding protonation pathway. Finally, a high-performance APB device is fabricated with superior electrochemical properties and an ultralong lifespan over 40,000 cycles, further confirming its promising application prospect.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
zhaoxi应助大气早晨采纳,获得10
2秒前
lu完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
3秒前
黑耀完成签到,获得积分10
3秒前
Michaelialzm发布了新的文献求助10
4秒前
yian完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
zzn发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
9秒前
10秒前
galaxy发布了新的文献求助30
10秒前
LYL应助莫小乔斯采纳,获得10
10秒前
CipherSage应助浮生若梦采纳,获得10
11秒前
12秒前
holycale发布了新的文献求助10
12秒前
14秒前
奶冻完成签到 ,获得积分10
14秒前
14秒前
lorentzh完成签到,获得积分10
15秒前
zzn完成签到,获得积分10
15秒前
大个应助yyymmma采纳,获得10
15秒前
llll关注了科研通微信公众号
16秒前
蓝调爱科研应助GJ采纳,获得10
16秒前
路旁小白完成签到,获得积分20
17秒前
18秒前
非著名拜拜小乌龟完成签到,获得积分10
19秒前
20秒前
珂珂完成签到,获得积分10
20秒前
galaxy完成签到,获得积分10
21秒前
21秒前
传奇3应助草莓公主bb采纳,获得10
22秒前
iWanted完成签到,获得积分10
22秒前
yyymmma发布了新的文献求助10
27秒前
FashionBoy应助红花牌凯塞路采纳,获得10
27秒前
NexusExplorer应助jessie采纳,获得10
27秒前
草莓公主bb完成签到,获得积分10
28秒前
28秒前
故酒应助kk采纳,获得10
29秒前
高分求助中
Chinesen in Europa – Europäer in China: Journalisten, Spione, Studenten 500
Arthur Ewert: A Life for the Comintern 500
China's Relations With Japan 1945-83: The Role of Liao Chengzhi // Kurt Werner Radtke 500
Two Years in Peking 1965-1966: Book 1: Living and Teaching in Mao's China // Reginald Hunt 500
Epigenetic Drug Discovery 500
Hardness Tests and Hardness Number Conversions 300
Knowledge management in the fashion industry 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3816929
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3360303
关于积分的说明 10407548
捐赠科研通 3078290
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1690694
邀请新用户注册赠送积分活动 813990
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 767958