芳雜環(huán)稠合醌類化合物與1,4,5,8-柰四酸酐衍生物的制備及電化學性能研究.pdf

1、當今世界經(jīng)濟的發(fā)展越來越依賴于穩(wěn)定安全且可靠可持續(xù)的能源供給。隨著化石能源的不斷消耗和減少，化學電源尤其是鋰離子二次電池在世界能源體系中起著越來越重要的作用。但如今商業(yè)上廣泛應(yīng)用的LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2等材料都是通過使用不可再生資源制備的。同時，制備這些電極材料大都需要高溫過程，產(chǎn)生大量CO2，這并不符合綠色化學的概念。最近，科學家們提出了“綠色電池”的理念，提議研究者們轉(zhuǎn)向可從生物物質(zhì)中合成提取的氧化還原活性物質(zhì)作

2、為新的鋰離子電池材料。有機物作為電極材料有著理論容量高，分子可設(shè)計性強，環(huán)境友好，體系安全性高，低能耗，零溫室氣體排放等優(yōu)點，因此有機電極材料是一類很有前途的儲能材料。最近，科學家們提出了以“羰基”作為活性中心進行脫嵌鋰的化合物作為電極材料的概念，主要包括醌類及其衍生物例如醌類聚合物，共軛結(jié)構(gòu)酸酐等結(jié)構(gòu)。本文合成了三種醌類材料及三種酸酐類衍生物材料并研究了它們的化學性能：(1)合成了苯并[1，2-b：4，5-b’]二噻吩-4，8-二酮(

3、BTD)；苯并[1，2-b：4，5-b’]二呋喃-4，8-二酮(BFD)；吡啶并[3，4-g]異喹啉-5，10-二酮(PQD)三種醌類材料。通過FTIR、NMR、EI-MS、EA、XRD、SEM等手段進行了表征，使用TGA方法對其熱穩(wěn)定性進行了分析，數(shù)據(jù)表明在170℃以下，三種材料具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性。三種材料在C/20的倍率下，充放電電壓范圍為1.5～3.5 V時，分別在2.5、2.6、2.7 V有較穩(wěn)定的放電平臺，其首次放電容量分別達

4、到了211、232、205 mAh/g。而由于循環(huán)過程中在電解液中的溶解則導致其循環(huán)性能欠佳?；诿芏确汉碚摿炕嬎銊t從理論上揭示了其電化學性能的差異性。(2)合成了1，4，5，8-萘酚四甲酰亞胺(NTCDI)；N，N'-二乙基-1，4，5，8-萘酚四甲酰亞胺(NTCDE)；N，N’-二苯基-1，4，5，8-萘酚四甲酰亞胺(NTCDP)三種1，4，5，8-萘四酸酐(NTCDA)的衍生物并對其進行了表征和電化學性能研究，研究表明在衍生物