共軛有機(jī)高分子材料是一類具有大共軛體系、電荷可以離域的功能材料,可以穩(wěn)定得失電子態(tài)、實(shí)現(xiàn)電荷的傳輸、分離及結(jié)合等;谶@些特點(diǎn),共軛有機(jī)高分子材料引起了人們的廣泛關(guān)注,被用作半導(dǎo)體材料,帶動(dòng)了有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管、發(fā)光二極管和太陽能電池等有機(jī)電子學(xué)和柔性電子設(shè)備科學(xué)與技術(shù)的快速發(fā)展;谟袡C(jī)半導(dǎo)體材料的單晶對(duì)于研究材料的本征性能、揭示結(jié)構(gòu)與性能間的關(guān)系、指導(dǎo)下一步的材料設(shè)計(jì)和獲得高性能的器件均具有重要的意義。
日前,華中科技大學(xué)王成亮教授與天津大學(xué)胡文平教授等聯(lián)合在英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)旗艦刊物Chemical Society Reviews撰文,發(fā)表題為“Organic Semiconductor Crystals”的綜述文章,分析了共軛有機(jī)材料的分子排列、晶體生長(zhǎng)和電荷傳輸?shù)忍匦,綜述了有機(jī)半導(dǎo)體晶體的可控制備技術(shù),從器件物理角度總結(jié)了促進(jìn)電荷傳輸?shù)姆椒ā?/strong>該綜述被選為內(nèi)封面文章,對(duì)于有望了解有機(jī)晶體的特點(diǎn)、形貌與堆積結(jié)構(gòu)的控制、微觀排列的鑒定、電荷傳輸機(jī)制和晶體中的電子態(tài),以及從事晶體生長(zhǎng)、器件物理等領(lǐng)域的研究都具有指導(dǎo)意義。
王成亮教授為該文的第一作者和共同通訊作者。王成亮教授將前期在有機(jī)電子學(xué)領(lǐng)域中的分子設(shè)計(jì)、單晶、多功能微納結(jié)構(gòu)以及電荷傳輸?shù)确e累的調(diào)控經(jīng)驗(yàn)拓展到儲(chǔ)能領(lǐng)域,已在新領(lǐng)域開展了一系列初步研究(Adv. Mater. 2016,28, 9182;Sci. Bull. 2017,62, 1473;Chin. Chem. Lett. 2018,29, 232;J. Phys. Chem. C2018, DOI: 10.1021/acs.jpcc.8b06170)。
近期該課題組將前期的共軛體系(并五苯四酮,Adv. Mater. 2016,28, 9182)通過進(jìn)一步設(shè)計(jì)合成,獲得了鏈狀聚合物和多孔交聯(lián)聚合物。高分子聚合物體系保留了共軛體系形成π–π堆積、促進(jìn)電荷傳輸和離子傳輸?shù)奶攸c(diǎn),同時(shí)提高了材料的穩(wěn)定性,抑制了材料的溶解,從而實(shí)現(xiàn)了有機(jī)鈉離子電池容量、快充性能和長(zhǎng)期循環(huán)性能的大幅提升。該系列工作對(duì)于促進(jìn)共軛有機(jī)材料在能源存儲(chǔ)領(lǐng)域中的應(yīng)用和通過分子設(shè)計(jì)提高電池的性能具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。其中鏈狀聚合物顯示了良好的結(jié)晶性,顯著的π–π堆積,較高的離子擴(kuò)散系數(shù)(10-9cm2/s),容量可達(dá)290 mAh/g,在快充時(shí)也表現(xiàn)出良好的性能(例如:50 A/g、約172C時(shí),容量仍達(dá)100 mAh/g,循環(huán)10,000圈仍保持穩(wěn)定),該工作發(fā)表在近期的Cell出版社化學(xué)類旗艦刊Chem上(Chem2018,4, DOI: 10.1016/j.chempr.2018.08.014,影響因子:14.104)。文章對(duì)聚合物的堆積結(jié)構(gòu)和良好電化學(xué)性能的原因進(jìn)行了深入分析。唐蜜博士是該文的第一作者,王成亮教授為通訊作者,該工作的理論計(jì)算方面得到了南京大學(xué)馬晶教授的大力幫助。多孔交聯(lián)聚合物同樣表現(xiàn)出了良好的離子傳導(dǎo)特性,該工作發(fā)表在J. Phys. Chem. Lett. 2018,9, 3205上(影響因子:8.709)。聯(lián)培碩士生李泓洋是該文的第一作者,王成亮教授與湖北大學(xué)王二靜副教授為共同通訊作者。
論文鏈接:
http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2018/CS/C7CS00490G#!divAbstract
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