四川
摩擦电纳米发电机（TENGs）作为一种有前景且有效的将环境机械能转化为电能的技术，为自驱动系统的应用提供了一种新途径。为了满足应用要求，选择易于修饰、化学稳定性高的摩擦电材料是优化和调节性能的最有效方法。由于网络化学的特性，具有模块化分子结构的配位聚合物（CPs）或金属有机框架（MOFs），由于其易修饰和可调控的电子结构特征，可以有效预测TENG的性能，实现能量的有效转化并应用到自驱动传感，自供能电化学防腐和超级电容器等领域。然而，在TENG的众多应用领域中，将TENG应用到可见光诱导选择性有机转换，仍处于起步阶段。
近日，中原工学院先进材料研究中心黄超副教授、张莹莹副教授、米立伟教授在《ACS Materials Letters》期刊上发表了题为“C–H Azidation System Induced by Visible Light from Triboelectric Nanogenerators Based on a Cadmium Coordination Polymer”文章。
为实现选择性自驱动光诱导有机转化，该团队将具有二维结构的Cd-CP与不同极性的乙基纤维素（EC）和聚偏氟乙烯（PVDF）相结合制备了多种比例的复合薄膜材料，设计合成了具有高性能输出的TENG。在相同的掺杂比例下，Cd-CP@EC-TENG的输出性能显著的优于Cd-CP@PVDF-TENG的输出性能。特别是15 % Cd-CP@EC-TENG具有最好的稳定性和最高的输出性能，并且该器件放置一个月之后的测试显示其输出性能没有明显衰减，说明该器件具有优异的稳定性。因此， Cd-CP@EC-TENG器件的输出性能不仅得到有效的提升，而且更有利于器件的长时间使用。此外，15 % Cd-CP@EC-TENG器件可以连续为13个1W的白色LED灯珠持续供电，有效实现了选择性的光诱导C-H叠氮化反应。
图1.（a）通过TENG进行的光诱导有机转换的示意图。（b）Cd2+离子的配位环境。（c）双核Cd-SBUs。（d）Cd-CP的二维柱状框架。
图2. （a）Cd-CP-TENG的构筑示意图。（b，c）粉状Cd-CP-TENG、4,4′-bpy-TENG和H4CBBD-TENG的Isc和Voc。
图3. （a-c）基于不同掺杂比的Cd-CP@PVDF和Cd-CP@EC的TENGs的Isc、Voc和σ。（d）KPFM表面电势。
图4. （a-b）不同工作频率下15%Cd-CP@PVDF-TENG和Cd-CP@EC-TENG的Isc和Voc。（c）50,000次循环后的15%Cd-CP@PVDF-TENG和Cd-CP@EC-TENG的Isc和Voc。（d）15%Cd-CP@PVDF-TENG和Cd-CP@EC-TENG功率密度。
图5. （a）Cd-CP@EC-TENG驱动的白色LED灯珠光照射下2a到4a的转换示意图。（b）2a~4a的1 H NMR变化过程。
综上，基于该CPs-TENGs器件的设计，拓宽了CPs材料的应用，丰富了TENGs在选择性光诱导有机转化的应用，并为精准调控TENGs性能提供了有效的途径。
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsmaterialslett.3c00645
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