1,3,5-трифенилбензол и коранулен как электронный Рецепторы для лития сольватированного электрона 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
Авторы сообщают об исследованиях проводимости, проведенных на литиевые сольватирован электронные растворы (LiSES), полученного с использованием двух типов полиароматических углеводородов (ПАУ), а именно 1,3,5-трифенилбензол и коранулен, как электронные рецепторы. Твердые ПАУ сначала растворяли в тетрагидрофуране (ТГФ) с образованием раствора. Металлический литий затем растворили в эти PAH / ТГФ с получением растворов либо синего или зеленовато-голубой цвет растворы, цвета, которые свидетельствуют о присутствии сольватированных электронов. Измерения проводимости при температуре окружающей среды осуществляется на 1,3,5-трифенилбензол основе LiSES, обозначаемой Li х TPB (ТГФ) 24,7 (х = 1, 2, 3, 4), показали увеличение проводимости с увеличением Li: отношение ФАГ от х = 1 до 2. Тем не менее, проводимость постепенно уменьшается при дальнейшем увеличении соотношения. Действительно проводимость Li х СПТ (ТГФ) 24,7 при х = 4, еще ниже , чем при х </eм> = 1. Такое поведение аналогично ранее сообщенные LiSES, приготовленных из дифенила и нафталина. Проводимость в зависимости от температурных измерений на основе коранулен LiSES, обозначаемый Li х Кор (ТГФ) 247 (х = 1, 2, 3, 4, 5), показали , линейные связи с отрицательными склонами, что указывает на металлическое поведение , похожий на дифенила и нафталинсульфокис- на основе LiSES.
Introduction
Литиевые сольватированные электроны растворы (LiSES) , приготовленный с использованием простых двух кольцевых полиароматических углеводородов (ПАУ) , такие как бифенил и нафталин потенциально могут быть использованы в качестве жидких анодов в refuelable литиевые элементы 1-7. В LiSES эти простые молекулы ПАГ служили электронные рецепторы для сольватированных электронов из растворенного металлического лития.
Бегущие из этих двух кольцевых систем, авторы с тех пор были проведены исследования для измерения проводимости на LiSES , которые готовятся с использованием более сложных ПАУ, начиная с группы производных циклопента-2,4-диенона 8. Эти ПАУ включают более крупные ПАУ (> два бензольных кольца) и полициклические ароматические углеводороды с заместителями, входящих в их ароматических колец. Больший молекулы ПАУ с более чем двух колец, как ожидается, для размещения более атомов лития на молекулу ПАУ по сравнению с любой из дифенила или нафталина, таким образом, что приводит к LiSES с более высокой плотностью энергии. Цель ВвING заместителей в ПАУ, чтобы сделать PAH принимать электроны с большей готовностью и становятся более стабильными, как полианионами в LiSES.
В рамках продолжающихся усилий по развитию LiSES с более высокой плотностью энергии, эта статья сообщит о характеристике LiSES , приготовленных из коранулен сделанного по методике литературы 9, а также 1,3,5-трифенилбензол, СПТ синтезированы несколько измененной литературы 10 , 1,3,5-трифенилбензол, как показано на рисунке 1 (1), могут быть классифицированы как производное дифенила с двумя дополнительными фенильными кольцами в положениях 3 и 5 того же самого кольца. Так как эта молекула имеет четыре бензольных кольца, оно должно поглощать 4 атома Li на молекулу, которая более чем на бифенилов (максимум 2,5 моль-эквивалента Li на PAH в 0,5 М раствора) и нафталин (<2,5 моль-эквивалента лития на молекулу) ,
Коранулен с пятью кольцами PAH расположены в форме чаши , как показано на рисунке 1 (2). Zabula и др. 11 показали возможность растворения металлического лития в растворе коранулен / тетрагидрофурана (ТГФ) с образованием раствора с пятью ионами Li + , зажатых между двумя устойчивыми tetraanions из коранулен.
Рисунок 1: Молекулярные структуры 1,3,5-трифенилбензол (1) и коранулен (2) 1,3,5-трифенилбензол классифицируется как производное дифенила с двумя дополнительными фенильными кольцами в положениях 3 и 5 того же кольца. , Коранулен с пятью кольцами PAH с пятью бензольных колец , расположенных в форме шара. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
Таким образом, как 1,3,5-трифенилбензол и коранулен являются потенциальными кандидатами на высокой энергииLiSES плотности.
Protocol
Representative Results
Discussion
Для получения 1,3,5-трифенилбензол базирующихся в LiSES, образец с светлого цвета показывает, что она имеет низкую концентрацию сольватированных электронов. Ли х TPB (ТГФ) 24,7 (при х = 1, 2, 3, 4) демонстрирует поведение в своей проводимости от х , похожий на вид на LiSES , сделанных из д…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Авторы признают, финансирование из Министерства Сингапура образования 2-го уровня исследовательского фонда (проект MOE2013-T2-2-002) для этого проекта.
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).
