Date:

2025-04-30

Title of Paper:

Spatial Structure Regulation: A Rod-Shaped Viologen Enables Long Lifetime in Aqueous Redox Flow Batteries

Journal:

Angew. Chem. Int. Ed.

Summary:

采用分子空间结构调控策略，在紫精分子主体结构—联吡啶环的2,2,6,6-四个位置接枝甲基，得到了一种渗透率低、稳定性高且氧化还原电位更负的新型“棒状”紫精分子（R-Vi）。研究人员通过二维核磁共振谱（2D-NOE）和密度泛函理论计算确证了分子空间结构。结果表明，活性中心邻位接枝的四个甲基的电子诱导效应可显著降低紫精分子的氧化还原电位（-0.55 V vs. SHE），是目前报道紫精分子中的最低电位。更为重要的是，该策略通过空间位阻效应改变了紫精分子的空间构型，即由未改性的“S状”（S-Vi）变为“棒状”（R-Vi）。这一改变增加了紫精活性分子的尺寸（456.1 Å3增大至542.6 Å3），将分子渗透率降低至1.25×10-10cm2s-1，仅为S-Vi的14.7%。此外，“棒状”构型对紫精还原态的二聚具有抑制作用，进一步提升了紫精的循环寿命。以R-Vi为负极，K4Fe(CN)6为正极构建的水系液流电池3200圈循环后容量保持率高达77.6%，容量衰减率仅为0.007%每圈。本文提出的分子工程修饰策略提高了紫精分子的综合电化学性能，拓宽了有机活性材料的设计思路。

Co-author:

Hongbin Li, Hao Fan*, Bo Hu, Linlin Hu,Gang Chang, Jiangxuan Song*

Volume:

60

Page Number:

26971-26977

Translation or Not:

No

Date of Publication:

2021-10-14