1,3,5-triphenylbenzol und Corannulene als Electron Receptors für Lithium solvatisierte Elektron-Lösungen
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
Die Autoren berichten über Leitfähigkeit Studien über Lithium solvatisierten Elektronen Lösungen (Lises) durchgeführt, hergestellt zwei Arten von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) verwendet, nämlich 1,3,5-triphenylbenzol und Corannulen, als Elektronen-Rezeptoren. Die festen PAHs wurden zuerst in Tetrahydrofuran (THF) gelöst, um eine Lösung zu bilden. Metallisches Lithium wurde dann in diese PAH / THF-Lösungen aufgelöst entweder blau oder grünlich-blau-Lösungen zu liefern, die Farben, die das Vorhandensein von solvatisierten Elektronen sind. Leitfähigkeitsmessungen bei Umgebungstemperatur auf 1,3,5-Triphenylbenzol Basis Lises durchgeführt, bezeichnet mit Li x TPB (THF) 24,7 (x = 1, 2, 3, 4), zeigte eine Zunahme der Leitfähigkeit mit einer Zunahme von Li: PAH – Verhältnis von x = 1 bis 2. jedoch verringerte sich die Leitfähigkeit allmählich bei weiterem Erhöhen des Verhältnisses. Tatsächlich ist die Leitfähigkeit von Li x TPB (THF) 24,7 für x = 4 ist sogar niedriger als für x </em> = 1. Ein solches Verhalten ist ähnlich derjenigen der zuvor berichteten Lises aus Biphenyl und Naphthalin, hergestellt. Leitfähigkeit in Abhängigkeit von Temperaturmessungen an Corannulen basierten Lises, bezeichnet durch Li x Cor (THF) 247 (x = 1, 2, 3, 4, 5), lineare Beziehung zu negativen Steigungen zeigte ein metallisches Verhalten angibt , ähnlich wie Biphenyl und Naphthalin- Basis Lises.
Introduction
Lithium solvatisierten Elektronen Lösungen (Lises) hergestellt unter Verwendung von einfachen zweikernigen polyaromatischen Kohlenwasserstoffen (PAH), wie Biphenyl und Naphthalin können potentiell als flüssige Anoden in Lithiumzellen refuelable 1-7 verwendet werden. In den Lises dienten diese einfachen PAH-Moleküle, wie die Elektronen Rezeptoren für solvatisierten Elektronen aus gelöstem metallischem Lithium.
Progressing aus diesen beiden Ringsystemen haben die Autoren da durch dann Leitfähigkeitsmessung Studien über Lises aus , die komplexer PAHs vorbereitet verwenden, beginnend mit der Gruppe von Cyclopenta-2,4-dienon Derivate 8. Diese PAKs sind größere PAKs (> zwei Benzolringe) und PAHs mit Substituenten in ihren aromatischen Ringen eingebaut. Ein größerer PAH-Molekül mit mehr als zwei Ringen wird erwartet, als entweder resultierende Biphenyl oder Naphthalin in Lises mit einer höheren Energiedichte damit mehr Lithiumatome pro Molekül PAH aufzunehmen. Das Ziel der EinfühSubstituenten in PAHs ing ist die PAH akzeptieren Elektronen leichter und stabiler geworden als Polyanionen in Lises zu machen.
Im Rahmen der laufenden Bemühungen Lises mit höherer Energiedichte zu entwickeln, dieses Papier auf die Charakterisierung von Lises aus Corannulen gemacht durch die Literaturverfahren 9 sowie 1,3,5-triphenylbenzol, synthetisiert TPB durch eine leicht modifizierte Literatur hergestellt berichten 10 . 1,3,5-Triphenylbenzol, wie in Figur 1 (1) gezeigt ist , kann mit zwei zusätzlichen Phenylringe an den Positionen 3 und 5 des selben Ring als Biphenylderivat klassifiziert werden. Da dieses Molekül vier Benzolringe hat, sollte es 4 Atome von Li pro Molekül Aufnahme, die und Naphthalin (<2,5 Mol-Äquivalente Lithium pro Molekül) mehr als für Biphenyl (in 0,5 M Lösung maximal 2,5 Mol-Äquivalente Li pro PAH) ist .
Corannulene ist ein Fünf-Ring PAH in eine Schüsselform angeordnet sind, wie in Abbildung 1 (2 gezeigt). Zabula et al. 11 haben die Durchführbarkeit des Auflösens metallisches Lithium in einer Lösung von Corannulen / Tetrahydrofuran (THF) zeigte eine Lösung mit fünf Li + -Ionen zwischen zwei stabilen Tetraanionen von Corannulen sandwichartig zu bilden.
Abbildung 1: Die molekularen Strukturen von 1,3,5-Triphenylbenzol (1) und Corannulen (2) 1,3,5-Triphenylbenzol als biphenyl – Derivat mit zwei zusätzlichen Phenylringe an den Positionen 3 und 5 des gleichen Ring klassifiziert ist. . Corannulene ist ein Fünf-Ring PAH mit seinen fünf Benzolringen in eine Schüsselform angeordnet sind . Bitte hier klicken , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Somit können sowohl 1,3,5-triphenylbenzol und Corannulen sind potentielle Kandidaten für eine hohe EnergieDichte Lises.
Protocol
Representative Results
Discussion
Für die 1,3,5-Triphenylbenzol Basis Lises, eine Probe mit einer hellen Farbe zeigt, dass es eine geringe Konzentration solvatisierter Elektronen aufweist. Li x TPB (THF) 24.7 (für x = 1, 2, 3, 4) , die ein Verhalten in seiner Leitfähigkeit in Abhängigkeit von x zeigt ähnlich zu für Lises aus Biphenyl und Naphthalin 1, 2 .Es ist eine anfängliche Erhöhung der Leitfähigkeit gesehen mit Erhöhung von Li: PAH – Verhältnis von 1 bis 2 und eine anschließende Abnahme der Leit…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die Autoren erkennen an Mitteln aus dem Singapur Ministerium für Bildung Tier-2-Forschungsfonds (Projekt MOE2013-T2-2-002) für dieses Projekt.
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).
