Edge Functionalization of Graphene and Two-Dimensional Covalent Organic Polymers for Energy Conversion and Storage

Advanced Materials

Volumn 28, Issue 29, 2016, Pages 6253-6261

  Xiang, Zhonghua ^a   Dai, Quanbin ^b   Chen, Jian Feng ^a   Dai, Liming ^a,b  

^a BEIJING UNIVERSITY OF CHEMICAL TECHNOLOGY   (China)

^b Case Western Reserve University   (United States)

Author keywords

covalent organic polymers; edge functionalization; energy storage and conversion; graphene; metal organic frameworks

Indexed keywords

ENERGY CONVERSION; GRAPHENE; STORAGE (MATERIALS);

CHEMICAL MOIETIES; ELECTROCATALYTIC ACTIVITY; ENERGY CONVERSION AND STORAGES; ENERGY MATERIALS; ENERGY STORAGE AND CONVERSIONS; FUNCTIONALIZATIONS; FUNCTIONALIZED GRAPHENE; PHYSICOCHEMICAL PROPERTY;

ORGANIC POLYMERS;

EID: 84980041667     PISSN: 09359648     EISSN: 15214095     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adma.201505788     Document Type: Article

References (104)

1. L. Dai, Acc. Chem. Res. 2013, 46, 31.
2. A. K. Geim, K. S. Novoselov, Nat. Mater. 2007, 6, 183;
3. A. K. Geim, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 6966.
4. K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I. V. Grigorieva, A. A. Firsov, Science 2004, 306, 666;
5. X. Du, I. Skachko, A. Barker, E. Y. Andrei, Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 491.
6. L. Dai, D. W. Chang, J.-B. Baek, W. Lu, Small 2012, 8, 1130.
7. C. Lee, X. D. Wei, J. W. Kysar, J. Hone, Science 2008, 321, 385.
8. D. A. Dikin, S. Stankovich, E. J. Zimney, R. D. Piner, G. H. B. Dommett, G. Evmenenko, S. T. Nguyen, R. S. Ruoff, Nature 2007, 448, 457.
9. K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, M. I. Katsnelson, I. V. Grigoriev, S. V. Dubonos, A. A. Firsov, Nature 2005, 438, 197;
10. R. M. Westervelt, Science 2008, 320, 324.
11. A. Shen, Y. Zou, Q. Wang, R. A. W. Dryfe, X. Huang, S. Dou, L. Dai, S. Wang, Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 10804.
12. I. Y. Jeon, Y. R. Shin, G. J. Sohn, H. J. Choi, S. Y. Bae, J. Mahmood, S. M. Jung, J. M. Seo, M. J. Kim, D. W. Chang, L. M. Dai, J. B. Baek, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2012, 109, 5588;
13. X. Y. Yang, X. Dou, A. Rouhanipour, L. J. Zhi, H. J. Rader, K. Mullen, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 4216;
14. J. S. Wu, A. Fechtenkotter, J. Gauss, M. D. Watson, M. Kastler, C. Fechtenkotter, M. Wagner, K. Mullen, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 11311.
15. Z. H. Xiang, D. P. Cao, L. M. Dai, Polym. Chem. 2015, 6, 1896;
16. Z. H. Xiang, D. P. Cao, J. Mater. Chem. A. 2013, 1, 2691;
17. G. Wan, Fu. Yu'ang, J. N. Guo, Z. H. Xiang, Acta Chim. Sinica 2015, 73, 557.
18. Z. H. Xiang, R. Mercado, J. M. Huck, H. Wang, Z. H. Guo, W. C. Wang, D. P. Cao, M. Haranczyk, B. Smit, J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 13301.
19. W. J. Yuan, Y. Zhou, Y. R. Li, C. Li, H. L. Peng, J. Zhang, Z. F. Liu, L. M. Dai, G. Q. Shi, Sci. Rep. 2013, 3, 2248;
20. W. Lu, J. B. Baek, L. Dai, Carbon Nanomaterials for Advanced Energy Systems, Wiley, Hoboken, NJ, USA 2015.
21. J. H. Warner, Z. Liu, K. He, A. W. Robertson, K. Suenaga, Nano Lett. 2013, 13, 4820;
22. T. Enoki, S. Fujii, K. Takai, Carbon 2012, 50, 3141;
23. A. Orlof, J. Ruseckas, I. V. Zozoulenko, Phys. Rev. B 2013, 88, 125409;
24. C. O. Girit, J. C. Meyer, R. Erni, M. D. Rossell, C. Kisielowski, L. Yang, C.-H. Park, M. F. Crommie, M. L. Cohen, S. G. Louie, A. Zettl, Science 2009, 323, 1705;
25. X. Jia, M. Hofmann, V. Meunier, B. G. Sumpter, J. Campos-Delgado, J. M. Romo-Herrera, H. Son, Y.-P. Hsieh, A. Reina, J. Kong, M. Terrones, M. S. Dresselhaus, Science 2009, 323, 1701.
26. E. K. Choi, I. Y. Jeon, S. Y. Bae, H. J. Lee, H. S. Shin, L. M. Dai, J. B. Baek, Chem. Commun. 2010, 46, 6320.
27. K. R. Paton, E. Varrla, C. Backes, R. J. Smith, U. Khan, A. O'Neill, C. Boland, M. Lotya, O. M. Istrate, P. King, T. Higgins, S. Barwich, P. May, P. Puczkarski, I. Ahmed, M. Moebius, H. Pettersson, E. Long, J. Coelho, S. E. O'Brien, E. K. McGuire, B. M. Sanchez, G. S. Duesberg, N. McEvoy, T. J. Pennycook, C. Downing, A. Crossley, V. Nicolosi, J. N. Coleman, Nat. Mater. 2014, 13, 624;
28. Y. Sun, Q. Wu, G. Shi, Energ Environ. Sci. 2011, 4, 1113.
29. I. Y. Jeon, H. J. Choi, M. J. Ju, I. T. Choi, K. Lim, J. Ko, H. K. Kim, J. C. Kim, J. J. Lee, D. Shin, S. M. Jung, J. M. Seo, M. J. Kim, N. Park, L. Dai, J. B. Baek, Sci. Rep. 2013, 3, 2260;
30. I. Y. Jeon, H. J. Choi, M. Choi, J. M. Seo, S. M. Jung, M. J. Kim, S. Zhang, L. Zhang, Z. Xia, L. Dai, N. Park, J. B. Baek, Sci. Rep. 2013, 3, 1810.
31. I. Y. Jeon, H. J. Choi, S. M. Jung, J. M. Seo, M. J. Kim, L. M. Dai, J. B. Baek, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 1386;
32. I.-Y. Jeon, S.-Y. Bae, J.-M. Seo, J.-B. Baek, Adv. Funct. Mater. 2015, 25, 6961;
33. I. Y. Jeon, D. S. Yu, S. Y. Bae, H. J. Choi, D. W. Chang, L. M. Dai, J. B. Baek, Chem. Mater. 2011, 23, 3987.
34. T. Chen, L. M. Dai, Mater. Today 2013, 16, 272.
35. J. Wu, W. Pisula, K. Muellen, Chem. Rev. 2007, 107, 718;
36. J. Cai, P. Ruffieux, R. Jaafar, M. Bieri, T. Braun, S. Blankenburg, M. Muoth, A. P. Seitsonen, M. Saleh, X. Feng, K. Muellen, R. Fasel, Nature 2010, 466, 470.
37. X. Yang, X. Dou, A. Rouhanipour, L. Zhi, H. J. Raeder, K. Muellen, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 4216.
38. J. Wu, L. M. Xie, Y. G. Li, H. L. Wang, Y. J. Ouyang, J. Guo, H. J. Dai, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 19668.
39. Q. Tang, Z. Zhou, Z. Chen, Nanoscale 2013, 5, 4541;
40. H. Jiang, Small 2011, 7, 2413.
41. Z. H. Xiang, Y. H. Xue, D. P. Cao, L. Huang, J. F. Chen, L. M. Dai, Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 2433;
42. Z. H. Xiang, D. P. Cao, L. Huang, J. L. Shui, M. Wang, L. M. Dai, Adv. Mater. 2014, 26, 3315;
43. Z. H. Xiang, X. Zhou, C. H. Zhou, S. Zhong, X. He, C. P. Qin, D. P. Cao, J. Mater. Chem. 2012, 22, 22663;
44. Z. H. Xiang, D. P. Cao, W. C. Wang, W. T. Yang, B. Y. Han, J. M. Lu, J. Phys. Chem. C. 2012, 116, 5974;
45. Z. H. Xiang, D. P. Cao, Macromol. Rapid Commun. 2012, 33, 1184;
46. J. W. Colson, W. R. Dichtel, Nat. Chem. 2013, 5, 453.
47. H. Xu, J. Gao, D. Jiang, Nat. Chem. 2015, 11, 905.
48. S. M. Cohen, Chem. Rev. 2012, 112, 970;
49. H. Xu, X. Chen, J. Gao, J. Lin, M. Addicoat, S. Irle, D. Jiang, Chem. Commun. 2014, 50, 1292;
50. X. Chen, M. Addicoat, S. Irle, A. Nagai, D. Jiang, J. Am. Chem. Soc. 2012, 135, 546;
51. A. Nagai, Z. Q. Guo, X. Feng, S. B. Jin, X. Chen, X. S. Ding, D. L. Jiang, Nat. Commun. 2011, 2, 536.
52. Z. H. Xiang, D. P. Cao, J. H. Lan, W. C. Wang, D. P. Broom, Energ Environ. Sci. 2010, 3, 1469;
53. Z. H. Xiang, Z. Hu, D. P. Cao, W. T. Yang, J. M. Lu, B. Y. Han, W. C. Wang, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 491;
54. H. Furukawa, K. E. Cordova, M. O'Keeffe, O. M. Yaghi, Science 2013, 341, 974.
55. S. Lin, C. S. Diercks, Y. B. Zhang, N. Kornienko, E. M. Nichols, Y. B. Zhao, A. R. Paris, D. Kim, P. Yang, O. M. Yaghi, C. J. Chang, Science 2015, 349, 1208.
56. J. W. Colson, A. R. Woll, A. Mukherjee, M. P. Levendorf, E. L. Spitler, V. B. Shields, M. G. Spencer, J. Park, W. R. Dichtel, Science 2011, 332, 228.
57. C. R. DeBlase, K. Hernández-Burgos, J. M. Rotter, D. J. Fortman, D. dos, S. Abreu, R. A. Timm, I. C. N. Diógenes, L. T. Kubota, H. D. Abruña, W. R. Dichtel, Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 13225;
58. J. F. Van Humbeck, M. L. Aubrey, A. Alsbaiee, R. Ameloot, G. W. Coates, W. R. Dichtel, J. R. Long, Chem. Sci. 2015, 6, 5499;
59. J. G. Mei, Y. Diao, A. L. Appleton, L. Fang, Z. N. Bao, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 6724;
60. C. Pei, T. Ben, S. Qiu, Mater. Horiz. 2015, 2, 11;
61. G. S. Zhu, H. Ren, Porous Organic Frameworks: Design, Synthesis and their Advanced Applications, Springer, Berlin/Heidelberg, Germany 2014;
62. R. Dawson, A. I. Cooper, D. J. Adams, Prog. Polym. Sci. 2012, 37, 530;
63. Y. H. Xu, S. B. Jin, H. Xu, A. Nagai, D. L. Jiang, Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 8012.
64. J. T. Zhang, Z. H. Xia, L. M. Dai, Sci. Adv. 2015, 1, e1500564;
65. J. Zhang, L. Dai, ACS Catal. 2015, 7244;
66. L. M. Dai, Y. H. Xue, L. T. Qu, H. J. Choi, J. B. Baek, Chem. Rev. 2015, 115, 4823.
67. K. P. Gong, F. Du, Z. H. Xia, M. Durstock, L. M. Dai, Science 2009, 323, 760.
68. L. Qu, Y. Liu, J.-B. Baek, L. Dai, ACS Nano 2010, 4, 1321;
69. S. Song, Y. Xue, L. Feng, H. Elbatal, P. Wang, C. N. Moorefield, G. R. Newkome, L. Dai, Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 1415.
70. L. Zhang, J. Niu, L. Dai, Z. Xia, Langmuir 2012, 28, 7542.
71. I. Y. Jeon, S. Zhang, L. P. Zhang, H. J. Choi, J. M. Seo, Z. H. Xia, L. M. Dai, J. B. Baek, Adv. Mater. 2013, 25, 6138.
72. Q. Lin, X. Bu, A. Kong, C. Mao, F. Bu, P. Feng, Adv. Mater. 2015, 27, 3431;
73. Z. S. Wu, L. Chen, J. Z. Liu, K. Parvez, H. W. Liang, J. Shu, H. Sachdev, R. Graf, X. L. Feng, K. Mullen, Adv. Mater. 2014, 26, 1450.
74. J. Liu, Y. H. Xue, Y. X. Gao, D. S. Yu, M. Durstock, L. M. Dai, Adv. Mater. 2012, 24, 2228;
75. J. Liu, M. Durstock, L. M. Dai, Energy Environ. Sci. 2014, 7, 1297.
76. D. S. Yu, Y. Yang, M. Durstock, J. B. Baek, L. M. Dai, ACS Nano 2010, 4, 5633.
77. J. Liu, G. H. Kim, Y. H. Xue, J. Y. Kim, J. B. Baek, M. Durstock, L. M. Dai, Adv. Mater. 2014, 26, 786.
78. I. Y. Jeon, H. M. Kim, I. T. Choi, K. Lim, J. Ko, J. C. Kim, H. J. Choi, M. J. Ju, J. J. Lee, H. K. Kim, J. B. Baek, Nano Energy 2015, 13, 336.
79. I. Y. Jeon, M. J. Ju, J. T. Xu, H. J. Choi, J. M. Seo, M. J. Kim, I. T. Choi, H. M. Kim, J. C. Kim, J. J. Lee, H. K. Liu, H. K. Kim, S. X. Dou, L. M. Dai, J. B. Baek, Adv. Funct. Mater. 2015, 25, 1170.
80. M. J. Ju, I. Y. Jeon, K. Lim, J. C. Kim, H. J. Choi, I. T. Choi, Y. K. Eom, Y. J. Kwon, J. Ko, J. J. Lee, J. B. Baek, H. K. Kim, Energy Environ. Sci. 2014, 7, 1044.
81. M. J. Ju, I. Y. Jeon, J. C. Kim, K. Lim, H. J. Choi, S. M. Jung, I. T. Choi, Y. K. Eom, Y. J. Kwon, J. Ko, J. J. Lee, H. K. Kim, J. B. Baek, Adv. Mater. 2014, 26, 3055.
82. W. Li, Q. Li, S. Liu, C. Duan, L. Ying, F. Q. Huang, Y. Cao, Sci China Chem. 2015, 58, 257;
83. L. Ye, W. Zhao zhang, H. Yao, J. Hou, Chem. Mater. 2014, 26, 3603;
84. B. Liu, B. Qiu, X. Chen, L. Xiao, Y. Li, Y. He, L. Jiang, Y. Zou, Polym. Chem. 2014, 5, 5002;
85. S. Li, T. Yuan, G. Tu, J. Zhang, Z. Li, Polym. Chem. 2015, 54, 7441.
86. J. Liu, W. Zhou, J. Liu, I. Howard, G. Kilibarda, S. Schlabach, D. Coupry, M. Addicoat, S. Yoneda, Y. Tsutsui, T. Sakurai, S. Seki, Z. F. Wang, P. Lindemann, E. Redel, T. Heine, c. Woll, Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 7441.
87. M. Dogru, M. Handloser, F. Auras, T. Kunz, D. Medina, A. Hartschuh, P. Knochel, T. Bein, Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 2920;
88. J. Guo, Y. H. Xu, S. B. Jin, L. Chen, T. Kaji, Y. Honsho, M. A. Addicoat, J. Kim, A. Saeki, H. Ihee, S. Seki, S. Irle, M. Hiramoto, J. Gao, D. L. Jiang, Nat. Commun. 2013, 4, 2736.
89. J. Li, Z. Lin, M. Alcoutlabi, X. Zhang, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 2682;
90. S.-W. Kim, D.-H. Seo, X. Ma, G. Ceder, K. Kang, Adv. Energy Mater. 2012, 2, 710;
91. Z. Wang, L. Zhou, X. W. Lou, Adv. Mater. 2012, 24, 1903;
92. E. Yoo, J. Kim, E. Hosono, H. Zhou, T. Kudo, I. Honma, Nano Lett. 2008, 8, 2277;
93. J. Shui, F. Du, C. Xue, Q. Li, L. Dai, ACS Nano 2014, 8, 3015.
94. J.-S. Park, M.-H. Lee, I.-Y. Jeon, H.-S. Park, J.-B. Baek, H.-K. Song, ACS Nano 2012, 6, 10770;
95. S. Y. Bae, I. Y. Jeon, J. Yang, N. Park, H. S. Shin, S. Park, R. S. Ruoff, L. M. Dai, J. B. Baek, ACS Nano 2011, 5, 4974.
96. J. Xu, I.-Y. Jeon, J.-M. Seo, S. Dou, L. Dai, J.-B. Baek, Adv. Mater. 2014, 26, 7317.
97. J. Xu, J. Shui, J. Wang, M. Wang, H.-K. Liu, S. X. Dou, I.-Y. Jeon, J.-M. Seo, J.-B. Baek, L. Dai, ACS Nano 2014, 8, 10920.
98. H. Liao, H. Ding, B. Li, X. Ai, C. Wang, J. Mater. Chem. A. 2014, 2, 8854;
99. F. Xu, S. Jin, H. Zhong, D. Wu, X. Yang, X. Chen, H. Wei, R. Fu, D. Jiang, Sci. Rep. 2015, 5, 8225;
100. X. Yang, B. Dong, H. Zhang, R. Ge, Y. Gao, H. Zhang, RSC Adv. 2015, 5, 86137;
101. B. Guo, T. Ben, Z. Bi, G. M. Veith, X.-G. Sun, S. Qiu, S. Dai, Chem. Commun. 2013, 49, 4905.
102. I. Y. Jeon, M. Choi, H. J. Choi, S. M. Jung, M. J. Kim, J. M. Seo, S. Y. Bae, S. Yoo, G. Kim, H. Y. Jeong, N. Park, J. B. Baek, Nat. Commun. 2015, 6, 7123.
103. D. Bhattacharjya, I. Y. Jeon, H. Y. Park, T. Panja, J. B. Baek, J. S. Yu, Langmuir 2015, 31, 5676.
104. H.-L. Jiang, B. Liu, Y.-Q. Lan, K. Kuratani, T. Akita, H. Shioyama, F. Zong, Q. Xu, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 11854.