Ein Zweidimensionales Konjugiertes Poly(benzimidazobenzophenanthrolin) Leiter‐Covalent Organic Framework für schnelle Protonenspeicherung**

Abstract

Die elektrochemische Protonenspeicherung spielt eine wesentliche Rolle bei der Entwicklung von hochleistungsfähigen Energiespeichern der nächsten Generation, z. B. von wasserbasierten Batterien. Zweidimensionale konjugierte kovalente organische Gerüstverbindungen (2D c‐COFs) sind vielversprechende Elektrodenmaterialien, aber ihre Protonen‐ und Metallionen‐Insertionsmechanismen sind nach wie vor schwer zu beschreiben, die Protonenspeicherung in COFs ist kaum erforscht. Hier stellen wir ein auf Perinon‐basiertes Poly(benzimidazobenzophenanthrolin) (BBL)‐Leiter‐2D c‐COF zur schnellen Protonenspeicherung sowohl in einem milden wässrigen Zn‐Ionen‐Elektrolyt als auch in einer starken Säure vor. Wir zeigen, dass die entladenen C−O− Gruppen aufgrund der beträchtlichen π‐Delokalisierung in Perinon eine weitgehend reduzierte Basizität aufweisen, was dem 2D c‐COF eine besondere Affinität zu Protonen verleiht sowie in schneller Kinetik resultiert. Dadurch weist unsere 2D c‐COF‐Elektrode eine herausragende Ratenfähigkeit bis 200 A g−1 (über 2500 C) auf und übertrifft damit bisherige konjugierten Polymere, COFs und metallorganischen Gerüstverbindungen. Unsere Arbeit ist das erste Beispiel für reine Protonenspeicherung in COFs und unterstreicht das große Potenzial von konjugierten 2D‐BBL‐Leiterer‐Polymeren für zukünftige energetische Anwendungen.