多孔有机笼用于能源转换及储存的研究进展

崔雨琪,李军玉,孙建科(北京理工大学 化学与化工学院 原子分子簇科学教育部重点实验室)
摘要:在国家能源结构转型和可持续发展战略的推动下, 高效储能及能量转换新材料与技术的开发正面临关键挑战.其中, 对新型能量储存载体的探索及物质/电荷传输机制的深入研究, 已经成为该领域的热点. 多孔有机笼(Porous OrganicCages, POCs)作为一类新兴多孔材料, 凭借其结构可调性, 既可通过骨架功能化修饰, 又可利用离散型纳米空腔及表面结合位点将功能单元与笼结构整合, 从而成为构建功能复合材料的理想基元, 在光电能量转换与存储领域展现出广阔的应用前景. 本文综述了多孔有机笼的设计与合成策略, 重点总结了POCs功能材料在能量转换与储存方面的研究进展, 并进一步探讨了其在该领域发展中面临的挑战及未来发展方向, 以期为能源导向型POCs 材料的合理设计及应用提供参考.
关键词:多孔有机笼;合成;光催化;电催化;能量储存与转换

目录介绍

1 引言

2 POCs的合成策略

2.1 不可逆键连接化学

2.2 动态共价化学

2.2.1 硼酸酯缩合

2.2.2 烯烃/炔烃复分解

2.2.3 亚胺缩合

2.3 合成策略与性能关联

2.3.1 孔隙率

2.3.2 稳定性

2.3.3 合成产率

3 催化能源转换

3.1 析氢反应(HER)

3.2 氧还原反应(ORR)

3.3 硝酸根还原反应(NO3RR)

3.4 二氧化碳还原反应(CO2RR)

3.5 有机转换反应

4 能量存储

4.1 锂电池

4.2 钙钛矿太阳能电池

4.3 质子传导

5 结论与展望

 

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