Charakterystyka magnetometryczna produktów pośrednich w elektrochemii ciała stałego redoks-aktywnych struktur metaloorganicznych

Nasze zainteresowania badawcze polegają na zrozumieniu stanów elektronowych i spinowych sprzężonych metaorganicznych struktur 2D pi-d oraz ich korelacji z ich elektrochemicznym zachowaniem MOF w półprzewodnikowych urządzeniach do magazynowania energii. W ciągu ostatnich pięciu lat zgłoszono i przebadano wiele nowych materiałów 2D sprzężonych MOF pod kątem ich zastosowania jako materiałów aktywnych w ogniwach elektrochemicznych. Jednak mechanizm procesów ich magazynowania ładunku jest nadal niejasny.

Metody spektroskopowe, w tym dyfrakcja promieniowania rentgenowskiego, spektroskopia fotoelektronów rentgenowskich i drobna struktura absorpcji promieniowania rentgenowskiego są najczęstszymi technikami stosowania w tej dziedzinie. Techniki te mają kluczowe znaczenie dla kategoryzacji określonych pierwiastków, struktury krystalicznej i stanów tlenu. Nie ma możliwości oddzielenia naszego 2D MOF od urządzenia podczas analizy jego elektrochemicznego stanu pośredniego.

Pomiar należy wykonać na mieszaninie, która zawiera przewodzące dodatki i spoiwa. Jednak, aby dokładnie określić zachowanie elektrochemiczne MOF, konieczne jest skalibrowanie udziału tych dodatków. Większość metod spektroskopowych zakłada dobrze zlokalizowane elektrony w MOF-ach, ale nasz protokół zapewnia fizyczny obraz i ujawnia silnie skorelowane zjawiska w tych materiałach.

Będziemy nadal lepiej rozumieć właściwości elektroniczne, magnetyczne i kwantowe sprzężonych MOF 2D i wypełniać lukę między koordynacją, chemią i fizyką ciała stałego dzięki wglądowi fizycznemu. Na początek przygotuj miedzianą elektrodę THQ CB PVDF, rozpuszczając 10 miligramów PVDF w 1,4 mililitra NMP. Rozsypać 50 miligramów wstępnie zsyntetyzowanej miedzi THQ MOF, a następnie 40 miligramów sadzy w roztworze i pozostawić do energicznego wymieszania przez noc.

Pokryj jednorodną zawiesinę na aluminiowym krążku o średnicy 15 milimetrów i masie około 9,7 miligrama. Następnie zmontuj litowo-miedziane ogniwa pastylkowe THQ od dołu do góry, zaczynając od ujemnej powłoki, 0,5 milimetrowej przekładki, litu, separatora, przygotowanej miedzianej elektrody THQ, przekładki, sprężyny i dodatniej powłoki. Dodaj kroplę 0,04 mililitra elektrolitu przed i po umieszczeniu separatora.

Aby przygotować półprodukty elektrochemiczne, użyj domowego urządzenia do ściśnięcia ogniwa pastylkowego poprzez dokręcenie. Następnie podłącz urządzenie do pomiarowych w schowku na rękawiczki. Następnie podłącz instrument na zewnątrz schowka do portów odpowiadających kuwetce pastylkowej.

Na koniec należy wykonać cykliczną woltamperometrię i pomiary ładunku lub rozładowania galwanostatycznego, aby uzyskać produkty pośrednie o różnych potencjałach. Po cyklach elektrochemicznych ostrożnie zdemontuj ogniwo pastylkowe, aby uniknąć zwarć, przepłucz cykliczną miedzianą elektrodę THQ pięcioma mililitrami węglanu dimetylu klasy akumulatorowej i susz ją przez 30 minut w temperaturze pokojowej. Za pomocą czystej szpatułki przenieś próbkę z dysku aluminiowego na folię aluminiową.

Przenieść próbkę proszku do probówki z próbką i szczelnie zamknąć ją nakrętką i przezroczystą folią lub próżnią, aż do dalszego użycia. Parametry elektrochemiczne akumulatorów litowo-miedzianych THQ wykazały, że węgiel i spoiwo nie wpływają na przenoszenie elektronów, a bateria została dostarczona z określoną pojemnością 390 miliamperogodzin na gram w pierwszym procesie rozładowania. Analiza pojemności różnicowej miedzianej elektrody THQ CB PVDF wykazała trzy stany elektronowe, a mianowicie stan miedzi, stan sprzężony pi-d i zdelokalizowany stan pi-elektronowy dla trzech pików redoks i cyklicznych krzywych woltamperometrii wahających się od 4,0 do 1,5 wolta

Podłącz probówkę z próbką do gumowej rurki i uszczelnij ją zaworem. Następnie podpal głowicę uszczelniającą probówki z próbką w próżni. Skonfiguruj spektrometr ESR.

Następnie włóż przygotowaną probówkę z próbką do wnęki kuchenki mikrofalowej i wyśrodkuj próbkę. Następnie, aby zarejestrować ESR próbki, wybierz optymalne parametry, takie jak moc mikrofal, czas przemiatania pola magnetycznego, szerokość przemiatania pola środkowego, częstotliwość i szerokość modulacji oraz amplituda kanału i stała czasowa. Następnie przemiataj pole magnetyczne i rejestruj widmo ESR.

Dostosuj ilość wtrącania markera manganu do 800 i uchwyć widmo ESR za pomocą markera manganowego, jak pokazano wcześniej. Skalibruj pole magnetyczne za pomocą sześciu nadsubtelnych linii dla dwuwartościowych jonów manganu. Miedziany THQ MOF wykazywał szeroką linię ESR.

Gdy THQ miedzi zostało zredukowane do 1,5 wolta, sygnał jonu miedzi zniknął, a sygnał radykalny pozostał, co wskazuje, że jony zostały zredukowane do miedzi. Ilościowy pomiar ESR potwierdził, że miedź THQ MOF miała 96% jonów miedzi w stanie paramagnetycznym. Szerokość linii ESR miedzi żelaza zwężała się wraz ze spadkiem temperatury, podczas gdy przesunięcie chemiczne pozostawało stałe, co wskazuje na znaczące oddziaływanie antyferromagnetyczne.

Zaobserwowano istotny niezależny od temperatury składnik paramagnetyczny w podatności na spin ESR w porównaniu z podatnością magnetyczną SQUID.