水系氧化还原液流电池的新型有机电解质分子设计(Science 2021)

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美国太平洋西北国家实验室(PNNL)的研究人员在最近的一篇发表于《Science》的论文中,通过计算模拟辅助设计芴酮衍生物,水系氧化还原液流电池中可以实现还原产物芴醇的再氧化。实验与计算结合,是发展安全有机基氧化还原液流电池的一大进步。

作者通过添加砜等吸电子基团来调节芴醇质子的酸性,同时通过不对称取代(如砜+羧基)提高水溶性,实现了无需外加氧化剂或催化剂的可逆还原。

通过AMS软件中ADF模块+COSMO-RS模块结合计算,虚拟筛选氧化还原电势和pKa值,可以加速这些有应用前景的有机氧化还原偶的分子设计。

改性芴醇中的静电势分布

改性芴醇具有很高的溶解性,并且在水溶液中可以再氧化。

参考文献:

R. Feng at al. Reversible ketone hydrogenation and dehydrogenation for aqueous organic redox flow batteries, Science, 372, 836-840 (2021)

 
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