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Synthesis of a TEMPO-Substituted Polyacrylamide Bearing a Sulfonate Sodium Pendant and Its Properties in an Organic Radical Battery

机译：含磺酸钠悬挂剂的TEMPO取代聚丙烯酰胺的合成及其在有机自由基电池中的性能

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A novel nitroxyl radical polymer poly(TEMPO-acrylamide- -sodium styrene sulfonate) (abbreviated as poly(TAm- -SSS)) was synthesized using 4-acrylamido-2,2,6,6- tetramethylpiperidine (AATP) copolymerized with styrene sulfonate sodium (SSS). AATP was synthesized through a substitution reaction of acryloyl chloride. Meanwhile, poly(4-acrylamido-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-nitroxyl radical) (PTAm) was prepared as a control sample. Then, the structures of products were characterized by nuclear magnetic resonance spectroscopy ( H-NMR), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), high performance liquid chromatography-mass spectrometry (HPLC-MS), differential scanning calorimetry (DSC), X-Ray photoelectron spectroscopy (XPS), and electron paramagnetic resonance (EPR), respectively. Additionally, the electrochemical impedance spectra (EIS) and the charge-discharge cycling properties were studied. The results demonstrated that the poly(TAm- -SSS) with the side group of sodium sulfonate adjacent to TEMPO group exhibits a better charge-discharge cycling stability than that of the PTAm. Moreover, the charge specific capacity of the poly(TAm- -SSS) is larger than that of the PTAm. Besides, the first coulombic efficiency of poly(TAm- -SSS) is higher in comparison with that of PTAm. These superior electrochemical performances were ascribed to the synergistic effect of sulfonate ions group and nitroxyl radical structure, which benefits the improvement of charge carrier transportation of the nitroxyl radical polymers. Consequently, the nitroxyl radical poly(TAm- -SSS) is promising for use in organic radical battery materials, based on the good electrochemical properties.
机译：利用4-丙烯酰胺基-2,2,6,6-四甲基哌啶（AATP）与苯乙烯磺酸盐共聚合成了新型硝基氧基自由基聚合物聚（TEMPO-丙烯酰胺-苯乙烯磺酸钠）（简称为聚（TAm-SSS））钠（SSS）。 AATP是通过丙烯酰氯的取代反应合成的。同时，制备聚（4-丙烯酰胺基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-硝基基）（PTAm）作为对照样品。然后，通过核磁共振光谱（H-NMR），傅立叶变换红外光谱（FT-IR），高效液相色谱-质谱（HPLC-MS），差示扫描量热法（DSC），X表征产物的结构。 -射线光电子能谱（XPS）和电子顺磁共振（EPR）。此外，还研究了电化学阻抗谱（EIS）和充放电循环性能。结果表明，磺酸钠侧基与TEMPO基团相邻的聚（TAm- -SSS）具有比PTAm更好的充放电循环稳定性。而且，聚（TAm--SSS）的电荷比容量大于PTAm的电荷比容量。此外，与PTAm相比，聚（TAm--SSS）的第一库仑效率更高。这些优异的电化学性能归因于磺酸根离子基团和硝酰基自由基结构的协同作用，这有利于改善硝酰基自由基聚合物的载流子传输。因此，基于良好的电化学性能，硝氧基自由基聚（TAm--SSS）有望用于有机自由基电池材料中。

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