1,3,5-triphénylbenzène et corannulène comme Electron Receptors pour lithium solvatés Electron Solutions
Summary
The authors report on conductivity studies carried out on lithium solvated electron solutions (LiSES) prepared using 1,3,5-triphenylbenzene (TPB) and corannulene as electron receptors.
Abstract
Les auteurs rapportent des études de conductivité effectuées sur des solutions électroniques de lithium solvaté (Lises) préparés en utilisant deux types d'hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), à savoir le 1,3,5-triphénylbenzène et corannulène, en tant que récepteurs d'électrons. HAP solides ont été d'abord dissous dans le tétrahydrofuranne (THF) pour former une solution. Le lithium métallique est ensuite dissous dans ces solutions HAP / de THF pour donner soit des solutions bleu ou bleu verdâtre, des couleurs qui indiquent la présence d'électrons solvatés. Les mesures de conductivité à température ambiante réalisée sur la base lises 1,3,5-triphénylbenzène, représenté par Li x TPB (THF) 24.7 (x = 1, 2, 3, 4), a montré une augmentation de la conductivité avec une augmentation de Li: HAP rapport de x = 1 à 2. Toutefois, la conductivité a diminué progressivement lorsqu'on augmente encore le rapport. En effet , la conductivité de Li x TPB (THF) , 24,7 pour x = 4 est encore plus faible que pour x </em> = 1. Un tel comportement est similaire à celui des lises signalés précédemment préparés à partir biphényle et naphtalène. La conductivité en fonction des mesures de température sur lises à base corannulène, dénotés par Li x Co (THF) 247 (x = 1, 2, 3, 4, 5), ont montré une relation linéaire à pente négative, indiquant un comportement métallique semblable à biphényle et naphtalène- Lises base.
Introduction
Solutions d'électrons solvatés au lithium (de Lises) préparés en utilisant des hydrocarbures simples à deux anneaux aromatiques polycycliques (HAP) , tels que le biphényle et le naphtalène peuvent potentiellement être utilisés comme anodes liquides dans les cellules au lithium ravitaillée 1-7. Dans les lises, ces molécules de HAP simples servis que les récepteurs d'électrons pour les électrons solvatés de lithium métallique dissous.
Progresser à partir de ces systèmes à deux cycles, les auteurs ont depuis effectué des études de mesure de conductivité sur Lises qui sont préparés en utilisant des HAP plus complexes, en commençant par le groupe de dérivés cyclopenta-2,4-diénone 8. Ces HAP comprennent des HAP plus grandes (> deux anneaux de benzène) et des HAP avec des substituants incorporés dans leurs cycles aromatiques. Une molécule d'HTAP plus grande avec plus de deux cycles est prévu pour accueillir plus d'atomes de lithium par molécule de HAP que soit biphényle ou naphtalène, entraînant ainsi lises avec une densité d'énergie plus élevée. L'objectif de introduction des substituants en HAP est de rendre le PAH accepter des électrons plus facilement et devenir plus stable que polyanions dans Lises.
Dans le cadre des efforts continus pour développer Lises avec une densité d'énergie plus élevée, ce document fera rapport sur la caractérisation des Lises préparés à partir de corannulène faite par la procédure de la littérature 9 ainsi que le 1,3,5-triphénylbenzène, TPB synthétisé par une littérature légèrement modifiée 10 . 1,3,5-triphénylbenzène, comme représenté sur la figure 1 (1), peut être considéré comme un dérivé de biphényle avec deux noyaux phényle supplémentaires au niveau des positions 3 et 5 de la même bague. Etant donné que cette molécule possède quatre noyaux benzéniques, il faut absorption 4 atomes de Li par molécule, ce qui est plus que pour biphényle (maximum 2,5 équivalents molaires de Li par HAP dans 0,5 M de solution) et le naphtalène (<2,5 équivalents molaires de lithium par molécule) .
Corannulène est un cinq anneaux PAH disposés en forme de bol comme le montre la figure 1 (2). Zabula et al. , 11 ont démontré la faisabilité de la dissolution de lithium métallique dans une solution de corannulène / tétrahydrofuranne (THF) pour former une solution avec cinq ions Li + en sandwich entre deux tétra – anions stables corannulène.
Figure 1: Les structures moléculaires de 1,3,5-triphénylbenzène (1) et corannulène (2) 1,3,5-triphénylbenzène est classé comme un dérivé de biphényle avec deux noyaux phényle supplémentaires aux positions 3 et 5 du même cycle. . Corannulène est un PAH cinq anneaux avec ses cinq anneaux de benzène disposés en forme de bol. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
Ainsi, à la fois 1,3,5-triphénylbenzène et corannulène sont des candidats potentiels pour haute énergieLises densité.
Protocol
Representative Results
Discussion
Pour les lises à base de 1,3,5-triphénylbenzène, un échantillon avec une lumière de couleur montre qu'il a une faible concentration d'électrons solvatés. Li x TPB (THF) 24.7 (pour x = 1, 2, 3, 4) montre un comportement de sa conductivité par rapport à x semblable à celle observée pour les lises à base de biphényle et naphtalène 1, 2 .Il est une augmentation initiale de la conductivité avec augmentation du rapport Li: HPA 1-2 et une diminution subséquente …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les auteurs reconnaissent le financement du ministère de l'Éducation du Fonds de recherche de niveau 2 Singapour (projet MOE2013-T2-2-002) pour ce projet.
Materials
| Biphenyl Reagentplus, 99.5% | Sigma Aldrich | B34656-1KG | |
| Tetrahydrofuran Anhydrous, 99.9%, Inhibi | Sigma Aldrich | 401757-100ML | |
| Iodine, Anhydrous, Beads, -10 Mesh, 99.999% trace metals basis | Sigma Aldrich | 451045-25G | |
| Lithium iodide, anhydrous, 99.95% (metals basis) | Alfa Aesar | 40666 | |
| Lithium Ion Conducting Glass ceramics (Diameter 1" x 150 mm) | Ohara | LICGC(AG01) | |
| Lithium Foil | Alfa Aesar | 010769.14 | |
| Methanol anhydrous, 99.8% | Sigma Aldrich | 322415-100ML | |
| CompactStat : Electrochemical Analyser with Impedance | Ivium Technologies | Not Applicable | |
| Cond 3310 Conductivity Meter | WTW | Not Applicable | |
| Digital Multimeter, Model Fluke 179 | Fluke Corporation | Not Applicable | |
| 1,3,5-triphenylbenzene | Synthesized from acetpohenone according to procedure described in literature | ||
| Silicon tetrachloride | Sigma Aldrich | 215120-100G | |
| acetophenone | TCI | A0061-500g | |
| Ethanol | Merck Millipore | 1.00983.2511 |
References
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