1,3,5-Triphenylbenzene en Corannulene als Electron receptoren voor Lithium gesolvateerd elektron 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
De auteurs rapporteren geleidbaarheid studies lithium gesolvateerde elektronen oplossingen (Lises) uitgevoerd bereid met twee soorten polyaromatische koolwaterstoffen (PAH), namelijk 1,3,5-triphenylbenzene en corannulene, als elektronenacceptor receptoren. De vaste PAK werden eerst opgelost in tetrahydrofuran (THF) om een oplossing te vormen. Metallisch lithium werd vervolgens opgelost in deze PAK / THF oplossingen blauw of groenachtig blauw oplossingen, kleuren die indicatief is voor de aanwezigheid van gesolvateerde elektronen leveren. Geleidbaarheidsmetingen bij omgevingstemperatuur op-1,3,5-triphenylbenzene gebaseerde Lises uitgevoerd, aangeduid met x Li TPB (THF) 24,7 (x = 1, 2, 3, 4), toegenomen met geleiding toename van Li: PAH verhouding van x = 1 tot 2. de geleidbaarheid geleidelijk af van de verhouding verder te verhogen. Inderdaad de geleidbaarheid van Li x TPB (THF) 24,7 voor x = 4 nog lager dan x </em> = 1. Dit gedrag is gelijk aan die van de eerder gerapporteerde Lises bereid uit bifenyl en naftaleen. Geleidbaarheid versus temperatuurmetingen op corannulene gebaseerde Lises, aangeduid met x Cor Li (THF) 247 (x = 1, 2, 3, 4, 5), toonde lineaire verbanden negatieve helling, hetgeen een metallisch gedrag vergelijkbaar bifenyl en naftaleen gebaseerde Lises.
Introduction
Lithium gesolvateerd elektron oplossingen (Lises) bereid met eenvoudige twee-ring polyaromatische koolwaterstoffen (PAK) zoals bifenyl en naftaleen kan mogelijk worden gebruikt als vloeibare anodes in refuelable lithium cellen 1-7. In de Lises Deze eenvoudige PAK moleculen diende als elektronen receptoren voor gesolvateerde elektronen van opgeloste metallisch lithium.
Vorderen van deze twee-ringsystemen, de auteurs hebben sindsdien geleidbaarheidsmeting studies op Lises die bereid worden met complexe PAK's, te beginnen met de groep cyclopenta-2,4-dienon derivaten 8. Deze PAK's bevatten grotere PAKs (> twee benzeenringen) en PAK's met substituenten opgenomen in hun aromatische ringen. Een grotere PAH molecule met meer dan twee ringen verwachting meer lithium atomen per molecuul PAK dan zowel bifenyl en naftaleen hetgeen resulteert in Lises met een hogere energiedichtheid tegemoet. Het doel van introducing substituenten in PAK's is om de PAK accepteren elektronen sneller en meer stabiel als polyanionen in Lises.
Als onderdeel van de voortdurende inspanningen om Lises met een hogere energiedichtheid te ontwikkelen, zal dit document verslag uitbrengen over de karakterisering van Lises bereid uit corannulene gemaakt door de literatuur procedure 9 evenals 1,3,5-triphenylbenzene, TPB gesynthetiseerd door een licht gewijzigde literatuur 10 . 1,3,5-triphenylbenzene, zoals weergegeven in figuur 1 (1), kunnen worden geclassificeerd als een bifenylderivaat met twee extra fenylringen op posities 3 en 5 van dezelfde ring. Aangezien dit molecuul vier benzeenringen moet opname 4 atomen Li per molecuul, die meer dan bifenyl (maximaal 2,5 molequivalent Li per PAK in 0,5 M oplossing) en naftaleen (<2,5 molequivalent lithium per molecuul) .
Corannulene is een vijf-ring PAK gerangschikt in een komvorm zoals weergegeven in figuur 1 (2). Zabula et al. 11 hebben de haalbaarheid lossen metallisch lithium in een oplossing van corannulene / tetrahydrofuran (THF) om een oplossing met vijf Li + -ionen ingeklemd tussen twee stabiele tetraanions van corannulene vormen gedemonstreerd.
Figuur 1: De moleculaire structuren van 1,3,5-triphenylbenzene (1) en corannulene (2) 1,3,5-triphenylbenzene geclassificeerd als een bifenylderivaat met twee extra fenylringen op posities 3 en 5 van dezelfde ring. . Corannulene is een vijf-ring PAK met zijn vijf benzeenringen gerangschikt in een kom vorm. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Dus zowel 1,3,5-triphenylbenzene en corannulene zijn potentiële kandidaten voor een hoge energiedichtheid Lises.
Protocol
Representative Results
Discussion
De 1,3,5-triphenylbenzene gebaseerde Lises, een monster met een lichte kleur geeft aan dat het een lage concentratie van gesolvateerde elektronen. Li x TPB (THF) 24,7 (voor x = 1, 2, 3, 4) toont een gedrag in de geleidbaarheid versus x gelijk aan dat voor Lises uit bifenyl en naftaleen 1, 2 .Er is een aanvankelijke stijging geleiding toename van Li: PAH verhouding van 1 tot 2 en een daaropvolgende afname in geleidbaarheid bij verdere verhoging van de molaire verhouding 3 en 4, m…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De auteurs erkennen de financiering van de Singapore ministerie van Onderwijs Tier 2 Research Fund (project MOE2013-T2-2-002) voor dit project.
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
- Tan, K. S., Yazami, R. Physical-Chemical and Electrochemical Studies of the Lithium Naphthalenide Anolyte. Electrochim Acta. 180, 629-635 (2015).
- Tan, K. S., Grimsdale, A. C., Yazami, R. Synthesis and Characterisation of Biphenyl-Based Lithium Solvated Electrons Solutions. J Phys Chem B. 116, 9056-9060 (2012).
- Rinaldi, A., Tan, K. S., Wijaya, O., Wang, Y., Yazami, R., Menictas, C., Skyllas-Kazacos, M., Lim, T. M., Hughes, S. Ch. 11. Advances in batteries for large- and medium-scale energy storage applications in power systems and electric vehicles. , (2014).
- Wang, Y., Tan, K. S., Yazami, R. . Materials Challenges In Alternative & Renewable Energy (MCARE 2014). , (2014).
- Yazami, R., Tan, K. S. . in 8th annual Li Battery Power. , (2012).
- Yazami, R. Hybrid Electrochemical Generator With A Soluble Anode. US patent. , (2010).
- Yazami, R., Tan, K. S. Liquid Metal Battery. US patent. , (2015).
- Lim, Z. B., et al. Synthesis and assessment of new cyclopenta-2,4-dienone derivatives for energy storage applications. Synthetic Met. 200, 85-90 (2015).
- Butterfield, A. M., Gilomen, B., Siegel, J. S. Kilogram-Scale Production of Corannulene. Org. Process Res. Dev. 16, 664-676 (2012).
- Elmorsy, S. S., Pelter, A., Smith, K. The direct production of tri- and hexa-substituted benzenes from ketones under mild conditions. Tetrahedron Lett. 32, 4175-4176 (1991).
- Zabula, A. V., Filatov, A. S., Spisak, S. N., Rogachev, A. Y., Petrukhina, M. A. A Main Group Metal Sandwich: Five Lithium Cations Jammed Between Two Corannulene Tetraanion Decks. Science. 333, 1008-1011 (2011).
