基于蒽和噻唑[5,4-d]噻唑结构的供体-受体共轭微孔聚合物的协同工程：通过引入杂原子来提升能量储存能力

《Journal of Materials Chemistry A》：Synergistic engineering of anthracene- and thiazolo[5,4-d] thiazole-based donor–acceptor conjugated microporous polymers with heteroatom adoption for enhanced energy storage capacity

新型共轭微孔聚合物ANPh-TzTz和ANTPh-TzTz通过缩合反应合成，具有高比电容541 F/g和94%循环保持率，对称器件实现16.1 Wh/kg能量密度及705.9 W/kg功率密度。

　　

传统的超级电容器电极通常受到能量密度低、循环寿命有限以及导电性不足的制约。相比之下，共轭微孔聚合物（Conjugated Microporous Polymers，CMPs）是一类新兴的电极材料，它们兼具高表面积、优异的结构稳定性和增强的电子导电性。在本研究中，我们合理设计并合成了两种新型的供体-受体（Donor-Acceptor，D-A）共轭微孔聚合物（CMPs），这些聚合物在分子结构中策略性地嵌入了高密度的杂原子[噻唑[5,4-d]噻唑（TzTz），分别为ANPh-TzTz和ANTPh-TzTz。这两种材料以2,3,6,7,9,10-六(4-甲酰基苯)蒽（ANPh-6CHO）或4,4′,4″,4″-(蒽-9,10-二亚基双(甲烷二亚基))四苯甲醛（ANTPh-4CHO）与N,N-二甲基甲酰胺（DMF）在缩合反应中与二硫氧胺反应，生成含有氧化还原活性噻唑[5,4-d]噻唑（TzTz）单元的有机电极，用于超级电容器应用。这两种材料具有出色的热稳定性，并表现出中等程度的Brunauer–Emmett–Teller（BET）比表面积。电化学测试表明，ANPh-TzTz CMP具有541 F g^?1的优异比电容，在长时间循环使用后仍能保持94%的电容保持率。此外，使用ANPh-TzTz CMP作为活性材料构建的对称纽扣电池表现出卓越的电化学性能，实现了16.1 Wh kg^?1的高能量密度和705.9 W kg^?1的功率密度，同时设备级电容达到220 F g^?1。这些结果展示了分子工程在开发下一代基于CMP的电极材料方面的有效性，以及它们在高性能储能应用中的巨大潜力。