- AutorIn
- Dr. Panpan Zhang Technische Universität Dresden, Fakultät Chemie und Lebensmittelchemie, Professur für Molekulare Funktionsmaterialien
- Dr. Mingchao WangTechnische Universität Dresden, Fakultät Chemie und Lebensmittelchemie, Professur für Molekulare Funktionsmaterialien
- Dr. Yannan Liu
- Dr. Sheng Yang
- Dr. Faxing Wang
- Yang Li
- Dr. Guangbo Chen
- Zichao Li
- Dr. Gang Wang
- Minshen Zhu
- Dr. Renhao Dong
- Dr. Minghao Yu
- Oliver G. Schmidt
- Prof. Dr. Xinliang Feng
- Titel
- Dual-Redox-Sites Enable Two-Dimensional Conjugated Metal–Organic Frameworks with Large Pseudocapacitance and Wide Potential Window
- Zitierfähige Url:
- https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-801133
- Quellenangabe
- Journal of the American Chemical Society
Jahrgang: 143
Heft: 27
Seiten: 10168-10176
E-ISSN: 1520-5126 - Erstveröffentlichung
- 2021
- Abstract (EN)
- Advanced supercapacitor electrodes require the development of materials with dense redox sites embedded into conductive and porous skeletons. Two-dimensional (2D) conjugated metal–organic frameworks (c-MOFs) are attractive supercapacitor electrode materials due to their high intrinsic electrical conductivities, large specific surface areas, and quasi-one-dimensional aligned pore arrays. However, the reported 2D c-MOFs still suffer from unsatisfying specific capacitances and narrow potential windows because large and redox-inactive building blocks lead to low redox-site densities of 2D c-MOFs. Herein, we demonstrate the dual-redox-site 2D c-MOFs with copper phthalocyanine building blocks linked by metal-bis(iminobenzosemiquinoid) (M2[CuPc(NH)8], M = Ni or Cu), which depict both large specific capacitances and wide potential windows. Experimental results accompanied by theoretical calculations verify that phthalocyanine monomers and metal-bis(iminobenzosemiquinoid) linkages serve as respective redox sites for pseudocapacitive cation (Na+) and anion (SO42–) storage, enabling the continuous Faradaic reactions of M2[CuPc(NH)8] occurring in a large potential window of −0.8 to 0.8 V vs Ag/AgCl (3 M KCl). The decent conductivity (0.8 S m–1) and high active-site density further endow the Ni2[CuPc(NH)8] with a remarkable specific capacitance (400 F g–1 at 0.5 A g–1) and excellent rate capability (183 F g–1 at 20 A g–1). Quasi-solid-state symmetric supercapacitors are further assembled to demonstrate the practical application of Ni2[CuPc(NH)8] electrode, which deliver a state-of-the-art energy density of 51.6 Wh kg–1 and a peak power density of 32.1 kW kg–1.
- Andere Ausgabe
- Link zum Artikel der zuerst in der Zeitschrift 'Journal of the American Chemical Society' erschienen ist.
DOI: 10.1021/jacs.1c03039 - Freie Schlagwörter (DE)
- Zweidimensionale konjugierte metallorganische Gerüste, Dual-Redox-Stellen, große Pseudokapazität
- Freie Schlagwörter (EN)
- Two-Dimensional Conjugated Metal–Organic Frameworks, Dual-Redox-Sites, Large Pseudocapacitance
- Klassifikation (DDC)
- 540
- Verlag
- American Chemical Society, Washington, D.C.
- Förder- / Projektangaben
- European Commission (EC)
H2020 SGA-RIA
Graphene Flagship Core Project 3
(GrapheneCore3)
ID: 881603 - European Commission (EC)
H2020 ERC ERC-COG
Development of Thiophene Based Conjugated Polymers in Two Dimensions
(T2DCP)
ID: 819698 - European Commission (EC)
H2020 ERC ERC-STG
Development of Functional Conjugated Two-Dimensional Metal-Organic Frameworks
(FC2DMOF)
ID: 852909 - Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Sachbeihilfen
MXen–Organische Halbleiter-Verschnitte mit hohen Ladungsträgermobilitäten für die Anwendung in gedruckter Organischer Elektronik
(MX-OSMOPED)
ID: 399684426 - Sächsisches Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst (SMWK)
M-ERA-NET
Synthesis and characterization of novel 2D hybrid materials for supercapacitors
(HYSUCAP)
ID: 100478697 - Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Sonderforschungsbereiche
Chemie der synthetischen zweidimensionalen Materialien
(SFB 1415)
ID: 417590517 - Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Schwerpunktprogramme
Polymer-basierte Batterien
(SPP 2248)
ID: 422726248 - Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Schwerpunktprogramme
Redox-aktive kovalente organische Gerüstverbindungen für die Einlagerung mehrwertiger Metallione
(RACOF-MMIS)
ID: 441208651 - Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Schwerpunktprogramme
Koordinationsnetzwerke als Bausteine für Funktionssysteme
(SPP 1928)
ID: 273920491 - Version / Begutachtungsstatus
- angenommene Version / Postprint / Autorenversion
- URN Qucosa
- urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-801133
- Veröffentlichungsdatum Qucosa
- 26.07.2022
- Dokumenttyp
- Artikel
- Sprache des Dokumentes
- Englisch
- Lizenz / Rechtehinweis