Полимерные комплексы кобальта и никеля с основаниями шиффа как перспективные материалы для гибридных суперконденсаторов

РГПУ им. А.И. Герцена, Санкт-Петербург

Мультиэлектронный характер окислительно-восстановительных превращений полимеров поли-[M(Schiff)] в области положительных потенциалов, установленный в нашей лаборатории для тонких пленок (~100 нм) на гладких электродах, определяет повышенные значения их электрохимической емкости по сравнению с полимерами, где в редокс-процессах принимает участие только один электрон (в расчете на один фрагмент полимера). Полученные значения удельной емкости для полимерных комплексов никеля и кобальта с замещенными основаниями Шиффа существенно превосходят теоретические значения, рассчитанные для подобных полимеров ранее, а также значения, полученные для органического проводящего полимера PEDOT, традиционно рассматриваемого в качестве перспективного материала для использования в современных гибридных суперконденсаторах.

Для оценки возможности практического применения полимеров поли-[M(Schiff)] в источниках тока необходимо было проверить, сохраняется ли мультиэлектронный характер окислительно-восстановительных превращений полимеров в более толстых пленках (1), а также при использовании в качестве подложек пористых углеродных материалов с развитой поверхностью (2).

(1)   Для всех исследованных полимерных металлокомплексов поли-[M(Schiff)] было показано, что при увеличении толщины полимера происходит незначительное уменьшение числа электронов, участвующих в восстановлении одного фрагмента, но способность к многоэлектронному окислению-восстановлению в целом сохраняется. Так, при увеличении толщины пленки полимерного комплекса в 6 раз количество электронов, участвующих в редокс-процессах, уменьшается примерно на 10%, что может быть объяснено увеличением числа дефектов в структуре пленки и недоступностью части полимерных фрагментов для реакций окисления-восстановления.

(2)   Модификация углеродного материала Toray Paper 030 (FuelCellsEt, США) полимерными комплексами поли-[Ni(CH₃O-SaltmEn)] и поли-[Co(CH₃O-SaltmEn)] (рис.) показала, что эффект мультиэлектронности редокс-процессов с участием модификатора в целом сохраняется при использовании пористого углеродного электрода.

Рис.  Вольтамперограммы материала Toray Paper 030 (1) и материала Toray Paper 030, модифицированного поли-[Ni(CH₃O-SaltmEn)] (2), поли-[Co(CH₃O-SaltmEn)] (3) в 0,1 М растворе Et₄NBF₄/АН при скорости сканирования потенциала 0,01 В/с. 

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (гранты 15-03-07480 а и 14-29-04057 офи_м)