Achieving Ultra‐High Proton‐Storage in a Nitro‐Substituted Organic Molecule via Nucleophilic Functionalization

亲核细胞 阳极 材料科学 反应性(心理学) 阴极 电泳剂 分子 质子 有机分子 热稳定性 光化学 轨道能级差 亲核加成 纳米技术 水溶液 化学稳定性 组合化学 表面改性 热失控 电离 能量密度 储能 富勒烯 化学工程 电离能 有机电子学 电极 低能 电化学
作者
Liu He,Jing He,Chao Yan,Houxiang Wang,Xiaoli Sun,Heng Zhang,Jun Yang,Minjie Shi,Xingbin Yan
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.202525874
摘要

Abstract The urgent need for sustainable energy storage has spurred interest in aqueous proton batteries (APBs) utilizing the “Grotthuss mechanism” for proton conduction. However, the development of APB devices is hindered by the lack of efficient proton‐storage electrodes. Organic materials, with tunable structures and eco‐friendly synthesis, show promise but face challenges related to limited redox‐active sites and suboptimal electronic properties. Here, a nitro‐substituted organic molecule is introduced via nucleophilic functionalization, hexazineazatriphenylene trinitro (HATNTN), which is able to facilitate a 12‐electron proton‐coupled redox‐active mechanism and optimize its electronic properties through lowered LUMO levels, reduced local ionization energy, and augmented electrophilic reactivity toward protonation. The HATNTN electrode manifests a proton‐storage capacity of 349.3 mAh g −1 at 1 A g −1 (1.6 C) and upholds 124 mAh g −1 even at 100 A g −1 (160 C), marking record‐high capacity for proton‐storage organic entities. A full‐cell APB with HATNTN anode and MnO 2 cathode delivers a substantial anode capacity of 253 mAh g −1 , a high full‐cell energy density of 159.2 Wh kg −1 , and an ultralong stability over 11500 cycles. The device showcases exceptional safety without thermal runaway and a low self‐discharge rate of 4.58% per day, significantly enhancing the potential of organic anode materials for high‐performance proton storage.
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
负责可愁发布了新的文献求助10
1秒前
大兔米菲完成签到,获得积分10
1秒前
大山竹发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
Burney完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
st发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
Balter发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
OK应助火星上誉采纳,获得10
3秒前
难过的断天完成签到,获得积分20
3秒前
张帅奔完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
Cancellerzz完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
Xiaozhe完成签到,获得积分10
6秒前
鲜艳的爆米花完成签到,获得积分10
6秒前
快乐卷心菜完成签到,获得积分10
7秒前
凤迎雪飘完成签到,获得积分10
7秒前
Jasper应助坚强的严青采纳,获得10
8秒前
和谐亦瑶完成签到,获得积分10
9秒前
2058753794发布了新的文献求助10
9秒前
纯真含灵完成签到,获得积分10
9秒前
null重新开启了null文献应助
10秒前
11秒前
kkkkk发布了新的文献求助10
11秒前
酸梅完成签到,获得积分10
13秒前
生动的保温杯完成签到,获得积分10
13秒前
舒适的如花完成签到 ,获得积分10
14秒前
14秒前
王政完成签到,获得积分10
14秒前
100完成签到,获得积分10
15秒前
李家龙完成签到,获得积分10
15秒前
碎碎完成签到 ,获得积分10
15秒前
15秒前
小水滴发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
Mic完成签到,获得积分0
16秒前
jiang003完成签到,获得积分10
16秒前
高分求助中
Ideology and Meaning-Making under the Putin Regime 750
Introduction to Industrial/Organizational Psychology 600
Prompt Engineering for Clinicians: Harnessing AI in Everyday Medical Practice 600
Handbook of Luminescence Dating 500
Safety Pharmacology 500
《KNN基无铅压电陶瓷电学性能优化与物理机理研究》 500
Isomerism In Coordination Compounds 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 计算机科学 化学工程 生物化学 物理 内科学 复合材料 催化作用 光电子学 物理化学 电极 细胞生物学 基因 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6935957
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8622724
关于积分的说明 18288964
捐赠科研通 6363952
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3075439
关于科研通互助平台的介绍 2113298
邀请新用户注册赠送积分活动 2052966