Mohamed Gamal Mohamed,Chia-Chi Chen, Mervat Ibrahim, Aya Osama Mousa,
Mohamed Hammad Elsayed, Yunsheng Ye, and Shiao-Wei Kuo
JACS Au 2024, 4, 9, 3593-3605

國立中山大學 材料與光電科學學系 郭紹偉教授

隨著工業發展與社會進步，燃燒化石燃料產生的二氧化碳迅速增加，使地球環境面臨巨大的挑戰。對此，科學家們致力於開發環保設備以減少二氧化碳排放，為我們的社會創造永續發展。由於電化學儲能系統可靠的性能與活用性，在電子設備開發方面備受矚目，包含鋰離子電池、超級電容器與水分解電解槽等等。特別是超級電容器具備多項優點，循環壽命長、功率密度高、倍率性能優異、工作溫度範圍寬、超高充電-放電速率、可逆性以及滿足不斷增長的電力需求的潛力，使它們成為解決能源短缺問題的主要方案之一。然而，與其他可充電電池相比，超級電容器的能量密度仍然較低，使其在儲能設備中的市場占比相對較低。因此，需要仔細考慮電極材料的物理和化學特性以優化超級電容器的功率密度和性能。

近日，國立中山大學的研究團隊，使用高效且簡單的席夫鹼(Schiff base)縮合反應，成功合成了兩種具有亞胺和酚單元的共軛微孔聚合物(CMPs)，分別是TPE-DHTP CMP 和 Anthra-DHTP CMP，並且都表現出良好的熱穩定性和多孔特性。傳統的共軛聚合物（例如，聚吡咯、聚苯胺和聚噻吩），通常缺乏孔隙度與足夠的耐久性，因此在經過超過1000次充電-放電循環後，它們的電容會顯著下降。相較之下，CMP同時具有擴展的π共軛結構以及高比表面積，在超級電容器應用中各方面都有良好的潛力。此研究中的特別是Anthra-DHTP CMP，鑑於其雜原子的行為和出色的孔隙率，在電化學與二氧化碳吸附-脫附測試中皆展現出優秀的表現，證實了此材料是能量儲存和氣體捕獲應用的理想選擇。