Development of ion-electron mixed conducting materials and its characterization

离子电子混合导电材料的研制及其表征

• 批准号: 22K05257
• 负责人: 磯田 恭佑
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Sagami Chemical Research Institute
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05257/
• 关键词: 電子–イオン混合伝導体; 電子輸送; ジアセチレン; 超分子化学; 自己組織化; イオン輸送; イオン-電子混合伝導体

エチレンオキシド (EO) とポリジアセチレン (PDA)からなる電子–イオン混合伝導体 (EO-PDA) による高速イオン伝導材料の開発を目的とする。本申請分子のEO-PDAはエチレンオキシド (EO) 部位で金属イオン伝導性を示し、ポリジアセチレン (PDA) は還元型ドープにより電子伝導性のラジカルアニオン種を形成可能である。本申請では、エチレンオキシド (EO) とポリジアセチレン (PDA) からなる電子–イオン混合伝導体の構築 (EO-PDA) と高速イオン伝導材料の構築を目的とする。本申請の分子は、イオン伝導部位のEOと電子伝導部位のPDAで構成される。高分子薄膜EO-PDAの前駆体であるEO-DAは、親水性EO部位、疎水性ジアセチレン (DA) 部位および水素結合性部位からなる。薄膜内では、それぞれの部位が配列したナノ相分離構造を形成可能である。その後、光照射による架橋重合によりDAが高分子PDAを生成する 。重合されたEO-PDA薄膜内では、イオンおよび電子伝導パスの形成・固定化がなされる。さらに、EO-PDA薄膜は、EO部位で金属イオンM+を捕捉・輸送可能、PDAでは還元型ドープにより電子伝導性のラジカルアニオン種を形成可能である。従来研究とは異なり、薄膜内での両伝導パスをナノスケールで制御、金属イオンとラジカルアニオン間を同一分子内で近距離に配置できるように材料設計をしている。正負の電荷の静電的な相互作用は1/(距離)2で働くことから、本系での電子と金属イオンの相互作用が非常に大きくなることは明らかである。その結果、PDAの主鎖方向の高速の電子伝導はイオン伝導に影響を及ぼすことが可能となり、超高速なイオン伝導が達成されると考えている。

目的是利用由环氧乙烷（EO）和聚二乙炔（PDA）组成的电子-离子混合导体（EO-PDA）开发高速离子导电材料。所提出的分子EO-PDA在环氧乙烷（EO）位点表现出金属离子导电性，而聚二乙炔（PDA）可以通过减少掺杂形成电子导电的自由基阴离子物种。本申请的目的是构建由环氧乙烷（EO）和聚二乙炔（PDA）组成的混合电子离子导体（EO-PDA），并构建快速离子传导材料。本申请中提出的分子由作为离子传导位点的EO和作为电子传导位点的PDA组成。 EO-DA是聚合物薄膜EO-PDA的前体，由亲水性EO位点、疏水性丁二炔(DA)位点和氢键位点组成。在薄膜内，可以形成各部分排列的纳米相分离结构。此后，DA通过由于光照射而发生交联聚合而生成聚合PDA。在聚合的 EO-PDA 薄膜内，形成并固定了离子和电子传导路径。此外，EO-PDA薄膜可以在EO位点捕获和传输金属离子M+，并且PDA可以通过减少掺杂形成电子导电的自由基阴离子物种。与之前的研究不同，该材料的设计使得薄膜内的两条传导路径都可以在纳米尺度上进行控制，并且金属离子和自由基阴离子可以在同一分子内彼此靠近放置。由于正电荷和负电荷之间的静电相互作用以1/(距离)2的比率起作用，因此很明显，该系统中电子和金属离子之间的相互作用非常大。因此，我们相信PDA主链方向的高速电子传导将能够影响离子传导，从而实现超高速离子传导。

项目成果

Pyromellitic‐Diimide‐Based Liquid Material Forming an Exciplex with Naphthalene

均苯四甲酸二酰亚胺基液体材料与萘形成激基复合物

• DOI: 10.1002/cptc.202200287
• 发表时间: 2023
• 影响因子: 3.7
• 作者: Tanabe Yuya;Tsutsui Hiroki;Matsuda Shinya;Shikita So;Yasuda Takuma;Isoda Kyosuke
• 通讯作者: Isoda Kyosuke

特許権

专利权

• 发表时间: 2023