双核酞菁类配合物的设计合成及其对锂/亚硫酰氯电池催化性能的研究

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本论文设计合成了6系列30个双核过渡金属酞菁配合物,研究了它们对锂/亚硫酰氯(Li/SOCl2)电池放电性能的影响。采用固相熔融法合成了双核金属酞菁配合物M2Pc2、M2Pc2Hc、M2Nc2;用微波法合成了双核金属酞菁配合物M2Pc2C、M2Pc2HcC、M2Pc2HnC(M=Mn(Ⅱ)、Fe(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)),对所有配合物进行了元素分析、红外光谱、紫外光谱表征,对部分配合物进行了热分析。测试了双核金属酞菁配合物对Li/SOCl2电池的放电电压、放电时问及电池容量等方面的性能,分析了双核金属酞菁的取代基与中心金属离子对电池性能的影响。发现同系列酞菁配合物催化活性的高低与中心金属离子顺序为:Fe2+>Co2+>Mn2+>Ni2+>Cu2+。原因是含Mn(Ⅱ)、Fe(Ⅱ)、Co(Ⅱ)的酞菁类配合物通过协同作用,其氧化还原反应既与金属离子有关,又与酞菁环有关;而含Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的酞菁类化合物发生歧化反应,氧化还原过程发生在酞菁环上。通过循环伏安法证实了双核金属酞菁配合物的催化反应特征。本论文将含有同种金属离子的单核与双核酞菁配合物对Li/SOCl2电池催化性能做了比较,发现双核酞菁配合物的催化活性高于单核酞菁配合物,这是由于双核酞菁配合物共轭体系增大后,有利于电子转移,提高了对电池的催化性能。本研究工作从配体与中心离子对SOCl2的催化还原进行了系统分析,完善了双核酞菁配合物对锂/亚硫酰氯电池正极的催化机理:M2Pc2及其衍生物对Li/SOCl2电池的正极催化作用是通过它对SOCl2的键合作用实现的。
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