리튬 매화 전자 솔루션 전자 수용체로 1,3,5- 트리 페닐 및 Corannulene

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

저자는 리튬 매화 전자 솔루션 (LiSES)에서 수행 전도도 연구에 대한 보고서를 전자 수용체로, 폴리 방향족 탄화수소의 두 가지 유형 (PAH), 즉 1,3,5- 트리 페닐 및 corannulene을 사용하여 제조. 고체의 PAHs 먼저 용액을 형성하기 위해 테트라 히드로 푸란 (THF)에 용해시켰다. 리튬 금속은 청색 또는 청녹색 솔루션 매화 전자의 존재를 나타내는 색상이다를 수득 이러한 PAH / THF 용액에 용해시켰다. 리 붙이고 1,3,5- 트리 페닐 계 LiSES상에서 수행 주위 온도에서 전도도 측정 TPB (THF)을 _{X 24.7} (X = 1, 2, 3, 4), 리튬의 증가 전도도의 증가를 나타내었다 : x는 1 내지 2로 PAH 비 그러나, 도전율이 서서히 상기 비율의 증가에 따라 감소 하였다. 실제로 리튬의 전도도는 TPB (THF) × = 4 _24.7는 x의보다 낮은 _X </em> = 1 이러한 문제는 바이 나프탈렌으로부터 제조 이전에보고 LiSES 유사하다. 리 붙이고 corannulene 기반 LiSES에 온도 측정, 비교 전도도 고전 (THF) ₍₂₄₇₎ (X = 1, 2, 3, 4, 5)에 나타내었다 페닐 유사한 금속성 거동을 나타내는 음의 기울기를 가진 직선 관계 및 나프탈렌을 _X 기반 LiSES.

Introduction

리튬 매화 전자 솔루션 (LiSES)는 이러한 비 페닐 및 나프탈렌과 같은 간단한 2 링 폴리 방향족 탄화수소 (PAH)가 잠재적으로 refuelable 리튬 전지 ^1-7 액체 양극으로 활용 될 수 사용하여 제조. LiSES, 이러한 간단한 PAH 분자가 용해 된 금속 리튬의 매화 전자의 전자 수용체로 봉사했다.

이들 두 고리 계에서 진행 저자는 더 복잡한의 PAHs를 사용 펜타 -2,4- 사이 클릭 디에 논 유도체 ^(8)의 그룹으로부터 제조된다 LiSES에 도전 측정 연구를 수행 한 이후. 이들의 PAHs는 방향족 고리에 통합 치환기와 큰 PAHs의 (> 두 개의 벤젠 고리)과 PAHs에 포함되어 있습니다. 두 개 이상의 고리와 큰 PAH 분자 따라서 높은 에너지 밀도와 LiSES 결과 페닐 또는 나프탈렌 하나 이상의 PAH 분자 당 리튬 원자를 수용 할 것으로 예상된다. 부터 소개의 목적의 PAHs에 치환기를 보내고은 PAH가 더 쉽게 전자를 수용하고 LiSES에서 다중 음이온으로 더 안정 될 수 있도록하는 것입니다.

높은 에너지 밀도 LiSES을 개발하기 위해 지속적인 노력의 일환으로,이 논문은 문헌 절차 ^(9)뿐만 아니라 1,3,5- 트리 페닐에 의해 corannulene에서 준비 LiSES의 특성에보고, TPB는 약간 수정 된 문헌 ^(10)에 의해 합성 . 도 1 (1)에 도시 된 바와 같이, 1,3,5- 트리 페닐이 두 개의 추가 페닐 고리의 3 위치와 동일한 환의 5 비 페닐 유도체로서 분류 될 수있다. 이 분자는 네 개의 벤젠 고리를 가지고 있기 때문에, 더 비 페닐에 대한보다 분자 당 리, 4 원자의 흡수해야하며, 나프탈렌 (0.5 M 용액 PAH 당 리튬의 최대 2.5 몰 당량) (<분자 당 리튬 2.5 몰 당량) .

Corannulene는도 1에 도시 된 바와 같이 PAH 그릇 형상으로 배치 된 오 – 링 (2,). Zabula 외. ¹¹ corannulene 두 안정 tetraanions 끼워 다섯 리 ^{+ 이온과} 용액을 형성 corannulene / 테트라 히드로 푸란 (THF)의 용액 중에서 금속 리튬을 용해 가능성을 보여 주었다.

그림 1. 1,3,5- 트리 페닐이 같은 고리의 위치 3 및 5에 두 개의 추가 페닐 고리와 비 페닐 유도체로 분류 (1) corannulene (2) 1,3,5- 트리 페닐 벤젠의 분자 구조 . Corannulene 그릇 모양으로 배열 된 다섯 개의 벤젠 고리와 오 – 링 PAH입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

따라서, 1,3,5- 트리 페닐 및 corannulene 모두 높은 에너지 후보는밀도 LiSES.

Protocol

1,3,5- 트리 페닐 1. 준비 절차 (1) 자기 교반기, 환류 응축기, 질소 유입구, 버블, 적하 깔대기 및 온도계를 구비 한 둥근 바닥 삼구 250 mL의 플라스크에 아세토 페 논의 혼합물 (4.0 g, 33.3 mmol) 및 무수 에탄올 100 mL로 놓는다. 적하 깔때기를 사용하여 질소하에 0 ℃에서 한번에 혼합물에 사염화 규소 (11.9 g, 8.0 ㎖, 70.2 밀리몰, 2.1 당량). 추가. 10 분 기상 염화수소의 진화를 관찰한다. 이어서…

Representative Results

그림 2와 같이 다양한 리튬의 양 및 THF와 1,3,5- 트리 페닐의 혼합물의 반응은 녹색 청색 또는 깊고 푸른 색깔의 솔루션을 제공합니다. 빛 색상 LiSES의 특정 샘플 용 매화 전자의 낮은 농도가 있음을 나타냅니다. 0.5 M THF 용액 (표 1)에서 1 내지 2 PAH 비율 : 1,3,5- 트리 페닐 리튬의 증가 전도도 상승을 보여준다. 그러나, 전도성 값은 점차 상기 몰비의 증가에 따라 감소한다. 리튬…

Discussion

1,3,5- 트리 페닐 계 LiSES 들어, 광 컬러 샘플은 용 매화 전자의 낮은 농도를 갖는 것을 보여준다. 리 TPB (THF) _24.7 (X = 1, 2, 3, 4) 비 페닐 나프탈렌 ^1에서 만든 LiSES위한 본 유사한 X 대 전도성의 동작을 보여 ² .There 도전성의 초기 증가는 _X 1~2 PAH 비율과 상기 리튬 ₁ TPB (THF) _247보다 훨씬 더 낮은 리튬 ₄ TPB (THF) _24.7 전도도 값, 3 및 4의 ?…

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