التوصيف المغناطيسي للمواد الوسيطة في الكيمياء الكهربائية للحالة الصلبة للأطر العضوية الفلزية النشطة للأكسدة والاختزال

Summary

يمكن أن توفر المسوحات المغناطيسية خارج الموقع مباشرة معلومات مجمعة ومحلية على قطب مغناطيسي للكشف عن آلية تخزين الشحن خطوة بخطوة. هنا ، يتم إثبات رنين الدوران الإلكتروني (ESR) والقابلية المغناطيسية لمراقبة تقييم الأنواع البارامغناطيسية وتركيزها في إطار عضوي معدني نشط للأكسدة والاختزال (MOF).

Abstract

كان تخزين الطاقة الكهروكيميائية تطبيقا نوقش على نطاق واسع لأطر الأكسدة والاختزال المعدنية العضوية النشطة (MOFs) في السنوات ال 5 الماضية. على الرغم من أن الأطر الفلزية العضوية تظهر أداء متميزا من حيث السعة الوزنية أو المساحية والاستقرار الدوري ، إلا أن آلياتها الكهروكيميائية للأسف ليست مفهومة جيدا في معظم الحالات. ولم تقدم التقنيات الطيفية التقليدية، مثل التحليل الطيفي للأشعة السينية الضوئية الإلكترونية (XPS) والبنية الدقيقة لامتصاص الأشعة السينية (XAFS)، سوى معلومات غامضة ونوعية عن تغيرات التكافؤ في بعض العناصر، وغالبا ما تكون الآليات المقترحة بناء على هذه المعلومات موضع جدل كبير. في هذه المقالة ، نبلغ عن سلسلة من الطرق الموحدة ، بما في ذلك تصنيع الخلايا الكهروكيميائية ذات الحالة الصلبة ، وقياسات الكيمياء الكهروكيميائية ، وتفكيك الخلايا ، وجمع المواد الكهروكيميائية الوسيطة للأطر الفلزية العضوية ، والقياسات الفيزيائية للمواد الوسيطة تحت حماية الغازات الخاملة. باستخدام هذه الطرق للتوضيح الكمي لتطور الحالة الإلكترونية والدوران ضمن خطوة كهروكيميائية واحدة من الأطر الفلزية العضوية النشطة للأكسدة والاختزال ، يمكن للمرء أن يقدم رؤية واضحة لطبيعة آليات تخزين الطاقة الكهروكيميائية ليس فقط للأطر الفلزية العضوية ، ولكن أيضا لجميع المواد الأخرى ذات الهياكل الإلكترونية المرتبطة بشدة.

Introduction

منذ أن تم إدخال مصطلح الإطار المعدني العضوي (MOF) في أواخر تسعينيات القرن العشرين ، وخاصة في أواخر القرن العشرين ، نشأت المفاهيم العلمية الأكثر تمثيلا المتعلقة بالأطر الفلزية العضوية من مساميتها الهيكلية ، بما في ذلك تغليف الضيف ، والفصل ، والخصائص التحفيزية ، واستشعار^{الجزيئات 1}،²،^3،4. وفي الوقت نفسه، سرعان ما أدرك العلماء أنه من الضروري أن تمتلك الأطر الفلزية العضوية خصائص إلكترونية مستجيبة للمحفزات من أجل دمجها في الأجهزة الذكية الحديثة. أدت هذه الفكرة إلى تفريخ وازدهار عائلة MOF ثنائية الأبعاد (2D) في السنوات ال 10 الماضية ، مما فتح الباب....

Protocol

1. تصنيع القطب

1. توليف النحاس THQ MOF
   ملاحظة: تم تصنيع مسحوق الكريستالات Cu-THQ MOF عبر طريقة حرارية مائية باتباع الإجراءات المنشورة مسبقا¹⁴،^20،23.
   1. ضع 60 مجم من رباعي هيدروكسيكينون في أمبولة سعة 20 مل ، ثم أضف 10 مل من الماء المنزوع الغاز. في قنينة زجاجية منفصلة ، قم بإذابة 110 مجم من ثلاثي هيدرات نترات النحاس (II) في 10 مل أخرى من الماء المنزوع الغاز. أضف 46 ميكرولتر من الليجند الإيثيلين ديامين المنافس باستخدام ماصة.
      ملاحظة: لإزالة الغازات من الماء منزوع الأيونات ، قم بتدفق غاز النيتروجين لمدة 30 دقيقة قبل الاستخدام. إذا تم تسخي....

النتائج

تضمن عملنا السابق مناقشة مفصلة للتحليل الطيفي ESR خارج الموقع وقياسات الحساسية المغناطيسية خارج الموقع ل CuTHQ²⁰ المدورة كهروكيميائيا. هنا ، نقدم النتائج الأكثر تمثيلا وتفصيلا التي يمكن الحصول عليها باتباع البروتوكول الموضح في هذه الورقة.

Discussion

لإنتاج الكاثودات ، من الضروري خلط المادة الفعالة مع الكربون الموصل لتحقيق استقطاب منخفض أثناء العملية الكهروكيميائية. المادة المضافة للكربون هي النقطة الحرجة الأولى لقياس المغنطيسية خارج الموقع . إذا كان الكربون يحتوي على عيوب جذرية ، فلا يمكن ملاحظة ظهور الجذر العضوي المستحث كهرو?.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
1-Methyl-2-pyrrolidone	FUJIFILM Wako Chemicals	139-17611	Super Dehydrated
1mol/L LiBF4 EC:DEC (1:1 v/v%)	Kishida	LBG-96533	electrolyte
4-Hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl	FUJIFILM Wako Chemicals	089-04191	TEMPOL, for Spin Labeling
Ampule tube	Maruemu Corporation	5-124-05	20mL
Carbon black, Super P Conductive	Alfa Aesar	H30253
Conductive Carbon Black	Mitsubishi Chemical
Copper (II) Nitrate Trihydrate	FUJIFILM Wako Chemicals	033-12502	deleterious substances
Dimethyl Carbonate	FUJIFILM Wako Chemicals	046-31935	battery grade
Ethylenediamine	FUJIFILM Wako Chemicals	053-00936	deleterious substances
Graphene Nanoplatelets	Tokyo Chemical Industry	G0442	6-8nm(thick), 15µm(wide)
Poly(vinylidene fluoride)	Sigma Aldrich	182702
Potassium Bromide	FUJIFILM Wako Chemicals	165-17111	for Infrared Spectrophotometry
Sodium Alginate	FUJIFILM Wako Chemicals	199-09961	500-600 cP
SQUID Magnetometer	Quantum Design	MPMS-XL 5
Tetrahydroxy-1,4-benzoquinone Hydrate	Tokyo Chemical Industry	T1090
X-Band ESR	JEOL	JES-F A200