Аннотация

Ожидаемые результаты

Проект обеспечит глубокое понимание основ функционирования, а также оценку практической применимости материалов на основе проводящих полимеров с добавленными нитроксильными фрагментами. Синтетическая часть проекта приведет к синтезу ряда новых полимерных материалов, состоящих из полимеризованных Ni-саленовых комплексов, содержащих по крайней мере две окислительно-восстановительные группы TEMPO на одну мономерную единицу. Эти новые электродные материалы будут сочетать в себе высокую электронную проводимость (обеспеченную полимерными комплексами) с высокой окислительно-восстановительной емкостью (обеспеченной группами TEMPO). Ожидаемые результаты будут соответствовать и даже превосходить мировой уровень, о чем свидетельствует внимание, уделяемое этой теме в журналах с высоким рейтингом (например, Chem. Mater. 2018, 30, 5169-5174, 10.1021/acs.chemmater.8b0177; Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 9856–9859, 10.1002/anie.201705204, ACS Macro Lett. 2016, 5, 59−64, 10.1021/acsmacrolett.5b00811 и т. д.). В этом контексте следует отметить, что комбинация Ni-саленовой проводящей матрицы с окислительно-восстановительно активными фрагментами TEMPO была впервые предложена в работах заявителей этого проекта и, как это было показано во время предыдущего проекта, РНФ 16-13-00038, позволила получить материалы, превосходящие аналоги по скорости заряда/разряда и практической емкости. Принимая во внимание результаты проекта РНФ 16-13-00038, мы предполагаем, что показатели накопления энергии синтезированных новых материалов будут достаточно конкурентоспособными, чтобы оправдать их практическое применение в различных областях науки и техники. В частности, особенностью этих материалов должен быть высокий диапазон рабочих температур (включая температуры -40°С и ниже). Оптимизация синтетических методик должна увеличить удельную емкость материалов до практически приемлемого значения 100 мАч/г и обеспечить масштабируемость препаративных методов. Исследование электрохимических и спектроэлектрохимических свойств полученных материалов позволит найти рациональный подход к дизайну модифицированных окислительно-восстановительными группами проводящих полимеров. Ожидаемые результаты этой части проекта будут включать выбор оптимальной конфигурации линкера для эффективного участия как боковых групп, так и проводящего скелета в процессах заряда-разряда; оценка максимального числа групп TEMPO на фрагмент проводящего полимера и влияние структурных факторов на скорость переноса заряда и окислительно-восстановительную емкость. Сотрудничество с немецким партнером позволит глубже понять механизм переноса заряда в окислительно-восстановительных полимерах благодаря уникальным методикам in situ ЭПР, доступным в Свободном университете Берлина. Фундаментальная значимость исследования в сочетании с практическими преимуществами новых материалов (малый вес, простота обработки и низкая цена, характерная для полимерных материалов), обеспечит высокий уровень ожидаемых результатов проекта.