Проводящие полимеры на основе металлокомплексов как новые функциональные материалы для химических источников тока

Цель работы —создание новых эффективных функциональных материалов на основе проводящих полимерных комплексов переходных металлов для энергозапасающих и электрокаталитических систем. Cерия мономерных и полимерных комплексов никеля (II) с лигандами шиффового основания N2O2 исследована методом инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR). В этих комплексах молекулярная структура модулируется периферическим замещением, влияющим на электронные и стерические свойства соединений. Исследованы комплексы с донорными и акцепторными заместителями в фенолятных фрагментах. Кроме того, дииминовая основа варьировалась алифатическими и ароматическими группами, последняя находится в конъюгации с фенолятными фрагментами. Эмпирическая оценка полосы была подтверждена теоретическим моделированием инфракрасных спектров на уровне теории DFT. Обнаружены корреляции между инфракрасным спектром и структурой комплексов металлов. Был определен полный набор колебательных характеристик для всех комплексов, а также колебательные свойства дииминового мостика и заместителей в фенолятных фрагментах. Комбинацияизмерений спектроскопии электрохимического импеданса и метода in-situизмерения электрохимической проводимости были проанализированы с использованием модельных концепций соотношения Маттиаса и Хааса и Эйнштейна. Этот новый подход позволил разделить коэффициент диффузии заряда в ионно-электронно проводящем полимере на его ионную и электронную составляющие. Было обнаружено, что ионная диффузия является лимитирующим фактором. Сильная ассоциация катиона лития как с полианиономPSS-, так и с метоксигруппами может быть причиной более низких значений коэффициентов диффузии в растворах LiClO4. Предлагаемая модель подходит для дальнейших исследований подобных систем. Выявлены преимущества поли- [NiAmben] N4 Shiff основания перед его никелевым (II) N2O2 аналогом основания Шиффа, которые связаны с увеличенным числом доступных окислительно-восстановительных состояний в полимере из-за большей степени электронной связи между ионами металлов и сегментами лиганда в система никель (II) N4-анилиносален. Полученные результаты предполагают, что электросинтезированные пленки поли [NiAmben] могут быть жизнеспособными кандидатами для приложений хранения и экономии энергии. Предложен метод получения двухкомпонентных композитных катодов литий-ионных аккумуляторов с активным слоем на основе литированного фосфата железа и редокс-активных проводящих полимерных комплексов никеля с основаниями Шиффасаленового типа. Исследованы структура и электрохимические характеристики полученных электродов. Показано, что в катодах, не содержащих традиционные связующие и электропроводящие углеродные добавки в составе электродного слоя, полимерные металлокомплексы не только успешно выполняют функции связующего и проводящего компонентов, но и обратимо запасают заряд, что может способствовать увеличению удельной емкости катодного слоя (по сравнению с электродами традиционного состава).