سنتز و مشخصه‌یابی پلیمر آلی متخلخل بر پایه دی‌آمین و تری‌آلدهید جهت ذخیره‌سازی انرژی الکتروشیمیایی

چارچوب‌های آلی کووالانسی (cofs) دسته‌ای از پلیمرهای آلی بلوری بوده که به دلیل تخلخل و سطح ویژه بالا و همچنین ساختار ویژه رزونانسی دارای توانمندی بالقوه بالایی در ذخیره‌سازی انرژی الکتروشیمیایی هستند. این مواد به‌وسیله بسپارش و تبلور هم‌زمان دو مونومر واکنش‌دهنده با ساختار جهت‌دار تهیه می‌شوند. هدف از این پژوهش، سنتز یک cof با کارایی مناسب بر اساس واکنش تراکمی بین مونومرهای دی‌آمین و تری‌آلدهید در فاز مایع است. چارچوب آلی سنتز شده، از دیدگاه ساختار و خواص به کمک روش­‌ها‌ی تجزیه عنصری، طیف‌سنجی مادون‌قرمز فوریه (ftir)، آنالیز bet، پراش اشعه ایکس (xrd)، آنالیز گرماوزن‌سنجی (tga) و در‌نهایت آزمون‌ الکتروشیمیایی مشخصه‌یابی گردید. طیف‌‌سنجی ftir، وقوع واکنش تراکمی و تشکیل پیوند کووالانسی ایمینی در اثر بسپارش مونومرها را تائید کرد. الگوهای پراش xrd نشان دادند که ماده سنتز شده دارای ساختار بلوری منظم بوده و شبکه بارز یک چارچوب آلی کووالانسی را دارد. آنالیز bet نشان داد که cof سنتز شده، متخلخل بوده و میانگین قطر حفرات در حدود nm 28 است. به‌علاوه، حجم کل حفرات در هر گرم ماده سنتز شده در حدود cm3 0.19 و سطح ویژه آن بالغ‌بر m2/g 465 است. پایداری گرمایی ماده سنتز شده توسط tga تا °c 316 مشاهده شد. آزمون‌های الکتروشیمیایی نشان دادند که الکترود ساخته‌شده از cof سنتز شده دارای عملکرد چرخه‌ای خوبی بوده و ظرفیت خازنی ویژه بالایی، معادل f/g 302 در چگالی جریان a/g 1، دارا است.

synthesis and characterization of porous organic polymers based on diamine and trialdehyde for electrochemical energy storage

covalent organic frameworks (cofs) are a category of organic polymers with crystalline structure having vast potential for electrochemical energy storage due to great porosity and specific area, as well as strong resonance. the simultaneous polymerization and crystallization of two reactive monomers featuring directional bonding designs provides cofs. the purpose of the current research was to produce high-performance cofs based on condensation reaction between diamine and trialdehyde monomers in liquid state. the synthesized cofs were characterized in terms of structure and properties through fourier transform infrared (ftir) spectroscopy, bet analysis, x-ray diffraction (xrd), thermogravimetric analysis (tga), and electrochemical performance. ftir confirmed the successful chemical reaction between precursor monomers leading to covalent bond formation. xrd confirmed the formation of crystalline structure having typical lattice of a cof. bet analysis showed that the synthesized cof is porous, whose average pore diameter is around 28 nm, pore volume per gram is 0.19 cm3, and specific area is 465 m2/g. thermal stability of the synthesized cof was found through tga to be 316 °c. cyclic voltammetry, galvanostatic charge/discharge, and electrochemical impedance spectroscopy tests revealed that the electrodes made from the synthesized cofs possess satisfactory cycle performance and high-level specific capacitance (302 f/g) at current density of 1 a/g.