由于石墨烯的电子带隙和表面功能的调制,将定义良好、均匀间隔的纳米级孔隙插入到二维(2D)石墨烯层中会产生令人惊奇的性能。这种用于合成多孔石墨骨架(PGFs)的自底向上方法,对研究人员来说很具有吸引力,但也是一个巨大的挑战。目前构建共价有机框架的方法依赖于热力学可逆反应的小集合。然而,这样的反应不足以在PGFs中生成完全环状的芳香骨架。随着动态吡嗪形成的发现,美国劳伦斯伯克利国家实验室的Jian Zhang & Yi Liu等人成功地将这种连接化学应用并获得了一种结晶性PGF材料,这种材料作为锂离子电池的正极材料,具有很高的导电性和显著的性能。
本文要点:
1)在碱性溶液环境条件下发现了芳族吡嗪环体系中C=N键的不寻常的动力学特征,使多孔含氮石墨骨架在平面内成功有序地合成,粉末X射线衍射研究和高分辨率透射电子显微镜直接观察证实了这一点。
2)PGF作为锂离子电池的正极材料,这种晶体结构表现出了优异的性能,在容量和循环稳定性方面都优于非晶态材料。
Li et al., Dynamic Covalent Synthesis of Crystalline Porous Graphitic Frameworks, Chem (2020), https://doi.org/10.1016/j.chempr.2020.01.011
DOI:10.1016/j.chempr.2020.01.011
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2020.01.011