钴烯的应用研究

钴烯（二茂钴，Cobaltocene，CAS 1277-43-6），是典型夹心型茂金属配合物，二茂铁的钴类似物。常温下为深紫色晶体，具有19价电子构型，极易发生单电子氧化，是有机化学中经典的强可逆单电子还原剂。该化合物对空气与水汽极其敏感，需惰性氛围保存；广泛用于有机电化学、单电子还原反应、有机合成催化及半导体材料的掺杂研究。

应用研究

专利CN201910970531.6提供一种基于钴烯的改性多孔碳材料制备及在锂硫电池中的应用。包括：取环糊精的乙二醇饱和溶液加入钴烯粉末，超声混合后干燥，得到钴烯环糊精包合物；将半纤维素加入沸水中，加入氢氧化钠；完全溶溶解再加钴烯环糊精包合物，搅拌溶解得到黑色溶液；浸入泡沫镍，冷却后移至冷冻干燥器，干燥得到前驱体；将前驱体在氮气氛围保护下碳化，用去离子水洗涤除去氢氧化钠，干燥后恒温碳化，冷却至室温，浸没于盐酸溶液中除掉泡沫镍骨架；洗涤、干燥后得到一体化改性多孔碳材料。本发明具有合成方法环境友好，成本低廉的特点。得到的含钴多孔碳具有比表面积大和大孔容的特点，其中钴成为嵌锂的中心和吸附聚硫的中心[1]。

专利CN200710032259.4公开了含钴烯有机金属钻的大分子聚合物及其合成方法。该聚合物结构式如式(I)，其中R₁为咔唑、芴和三苯胺类芳香共轭结构，R’为H原子或以下的芳香结构;如式(II),式(III);PPh3为三苯基磷。制备方法，包括单体合成和聚合物的合成，聚合物的合成是在严格无氧无水条件下，在金属钴配合物三-三苯基磷氯化钻，加入环戊二烯钠单体，随后加入双内炔或双外炔共轭单体，反应后沉淀，过滤，洗涤，真空干燥，得到含钴烯有机金属钴的大分子聚合物。该聚合物具有良好的共平面性，有利于电荷传递，从而具有良好的发光性能[2]。

由CoSe@CNTs非均相介质和钴烯（CoCp2）均相介质组成双介质体系，通过协同效应，有效地加速LiPSs固-液双向转化。李凯峰通过两步法“碳化-硒化”制备出具有丰富活性位点的CoSe@CNTs催化转化LiPSs，并利用钴烯介质促进固体Li2S的沉积/溶解过程。此外，CoSe@CNTs具有丰富的孔隙和大的活性表面，能够对可溶性LiPSs和钴烯进行空间限制和化学吸附，从而降低了Li阳极腐蚀和钴烯穿梭的风险。结果表明，0.1C电流密度下具有双介质的电池表现出1610mAh/g的高初始比容量，在较低的E/S比(4.2µL/mg)和较高的硫负载(7.3mg·cm^-2)下，循环100次圈后提供了6.53mAh·cm⁻²的高面积容量。为提升电池性能提供了有效策略[3]。

参考文献

[1]浙江大学. 基于二茂钴的改性多孔碳材料制备及在锂硫电池中的应用:CN201910970531.6[P]. 2020-01-17.

[2]华南理工大学. 含环戊二烯茂钴有机金属钴的大分子聚合物及其合成方法:CN200710032259.4[P]. 2008-07-16. 

[3]李凯峰. 碳包覆钴基催化剂改性隔膜对锂硫电池性能调控研究[D]. 天津:河北工业大学,2023.