近年來，共軛聚合物備受關(guān)注，在有機(jī)電致發(fā)光（OLED）、有機(jī)太陽能電池（OPV）、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管（OFET）等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。然而，共軛聚合物作為活性材料在儲(chǔ)能器件，如超級(jí)電容器等電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用卻鮮見報(bào)道。這主要是由于現(xiàn)有的共軛聚合物大多比電容較低、循環(huán)穩(wěn)定性不高以及氧化還原可逆性較差等，使其作為超級(jí)電容器的電極材料受到很大的限制。針對(duì)此難題，南京郵電大學(xué)黃維院士團(tuán)隊(duì)的賴文勇教授課題組提出了超支化共軛微孔聚合物電極材料的設(shè)計(jì)思路，將富氮的三并咔唑單元引入超支化共軛聚合物結(jié)構(gòu)中，研制了一類新結(jié)構(gòu)體系的共軛微孔聚合物電極材料（TAT-CMP-1和TAT-CMP-2），實(shí)現(xiàn)了贗電容特性。構(gòu)筑的超級(jí)電容器表現(xiàn)出優(yōu)異的比電容行為和電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性，拓展了共軛聚合物在儲(chǔ)能器件領(lǐng)域的應(yīng)用。
深入系統(tǒng)的研究發(fā)現(xiàn)，超支化的共軛微孔結(jié)構(gòu)顯著提高了該類材料的比表面積，增加了電荷與電極的接觸；而且，由于富氮的三并咔唑單元具有大平面π共軛結(jié)構(gòu)、高電化學(xué)穩(wěn)定性和空穴傳輸特性，使所制得的共軛微孔聚合物材料克服了傳統(tǒng)共軛聚合物低循環(huán)穩(wěn)定性和較差的氧化還原可逆性的弱點(diǎn)。其中TAT-CMP-2作為電極材料在電流密度為1 A?g-1時(shí)實(shí)現(xiàn)了比電容183 F?g-1，儲(chǔ)能器件性能高于傳統(tǒng)的多孔碳材料超級(jí)電容器。更重要的是，該類材料還表現(xiàn)出很好的循環(huán)穩(wěn)定性，在較高的電流密度10 A?g-1下，循環(huán)10000次，比電容也僅衰減5%。該研究率先發(fā)展了化學(xué)摻雜的方法構(gòu)筑共軛微孔聚合物，實(shí)現(xiàn)了高效、穩(wěn)定的電化學(xué)儲(chǔ)能，為設(shè)計(jì)開發(fā)新型高性能的電化學(xué)儲(chǔ)能材料提供了新的思路，拓展了共軛聚合物在儲(chǔ)能器件領(lǐng)域的應(yīng)用，具有重要的啟示意義。
相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Chemical Science 上。該工作由南京郵電大學(xué)黃維院士團(tuán)隊(duì)的賴文勇教授課題組與揚(yáng)州大學(xué)的龐歡教授課題組合作完成，第一作者為博士生李祥春。該工作得到了國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究計(jì)劃青年科學(xué)家專題項(xiàng)目（青年973，2014CB648300）、國家基金委優(yōu)秀青年基金（21422402）、江蘇特聘教授（RK030STP15001）等項(xiàng)目的資助和支持。
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