A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

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 ، واستشعارالجزيئات 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?.......

Disclosures

ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للإعلان عنه.

Acknowledgements

تم دعم هذه الدراسة من قبل الجمعية اليابانية لتعزيز العلوم (JSPS) KAKENHI Grant (JP20H05621). كما يشكر Z. Zhang مؤسسة Tatematsu ومنحة Toyota Riken على الدعم المالي.

....

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
1-Methyl-2-pyrrolidoneFUJIFILM Wako Chemicals139-17611Super Dehydrated
1mol/L LiBF4 EC:DEC (1:1 v/v%)KishidaLBG-96533electrolyte
4-Hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxylFUJIFILM Wako Chemicals089-04191TEMPOL, for Spin Labeling 
Ampule tubeMaruemu Corporation5-124-0520mL
Carbon black, Super P ConductiveAlfa AesarH30253
Conductive Carbon BlackMitsubishi Chemical
Copper (II) Nitrate TrihydrateFUJIFILM Wako Chemicals033-12502deleterious substances
Dimethyl CarbonateFUJIFILM Wako Chemicals046-31935battery grade
EthylenediamineFUJIFILM Wako Chemicals053-00936deleterious substances
Graphene NanoplateletsTokyo Chemical IndustryG04426-8nm(thick), 15µm(wide)
Poly(vinylidene fluoride)Sigma Aldrich182702
Potassium BromideFUJIFILM Wako Chemicals165-17111for Infrared Spectrophotometry
Sodium Alginate FUJIFILM Wako Chemicals199-09961500-600 cP
SQUID MagnetometerQuantum DesignMPMS-XL 5
Tetrahydroxy-1,4-benzoquinone HydrateTokyo Chemical IndustryT1090
X-Band ESRJEOLJES-F A200

References

  1. Lee, J., et al. Metal-organic framework materials as catalysts. Chemical Society Reviews. 38 (5), 1450-1459 (2009).
  2. Dolgopolova, E. A., Rice, A. M., Martin, C. R., Shustova, N. B. Photochemistry and photophysics of MOFs:....

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

196

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved