西湖大学王盼&杭州高等研究院季云龙JACS：一种长寿命水溶性吩嗪自由基阳离子！

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研究内容

具有不成对电子的有机自由基已广泛应用于材料科学的各个分支，如光电子、导电电子和磁性材料。长期以来，人们一直希望水溶性有机自由基在生物成像和水性能量存储技术中的应用。

西湖大学王盼教授和国科大杭州高等研究院季云龙副研究员报道了一种吩嗪自由基阳离子钠3，3′-（吩嗪-5，10-二基）双-（丙烷-1-磺酸酯）（PSPR），在水中具有1.4 M的高溶解度和高稳定性。PSPR在水中表现出双极性氧化还原活性。通过与廉价的锌负极电解质配对，建立了一种基于PSPR作为正极电解质的高性能水性有机氧化还原液流电池，开路电压为1.0 V，在循环2500次循环（~27天）后，其容量没有明显下降，这表明了PSPR在大规模储能技术方面的巨大前景。相关工作以“A Long-Lived Water-Soluble Phenazine Radical Cation”为题发表在国际著名期刊Journal of the American Chemical Society上。

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研究要点

要点1.作者通过以空气为氧化剂的绿色合成了一种长寿命的水溶性和双极性氧化还原活性吩嗪自由基阳离子钠3,3′-（吩嗪-5，10-二基）双（丙烷-1-磺酸酯）（PSPR），其结构由单晶X射线衍射确定。

要点2.作者结合表征测量和理论研究相结合，探索其物理化学、电化学、磁和光学性能。电子顺磁共振（EPR）谱显示了PSPR在水中的窄线宽和无二聚体形成或发生歧化反应。通过紫外-可见（UV-vis）光谱测定，PSPR显示出1.4 M的高溶解度和良好的稳定性，在水中超过70天不分解。对于开壳构型，PSPR显示出有趣的磁活动，在电子顺磁共振谱中具有窄线宽和磁圆二色性响应。

要点3.PSPR在水中表现出双极性氧化还原活性。通过与廉价的锌负极电解质配对，建立了一种基于PSPR作为正极电解质的高性能水性有机氧化还原液流电池，开路电压为1.0 V，在循环2500次循环（~27天）后，其容量没有明显下降，这是迄今为止报告的最稳定的AORFB之一，这表明了PSPR在大规模储能技术方面的巨大前景。

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研究图文

图1.（a）PSPR和（b）PSPR粉末的合成及其单晶结构。

图2. PSPR的光谱分析。

图3. PSPR的电化学性质。

图4. DFT研究re-PSPR、PSPR、ox-PSPR的化学财产和电子结构。

图5. Zn/PSPR流动池的电化学性能。

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文献详情

A Long-Lived Water-Soluble Phenazine Radical Cation

Lu Li, Yihang Su, Yunlong Ji,* Pan Wang*

J. Am. Chem. Soc.

DOI: 10.1021/jacs.2c12683

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