【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有机化学领域，具体地，本专利技术涉及基于吩嗪衍生物的自由基化合物，及其作为水系液流电池的储能材料的用途。
技术介绍
1、自由基化合物具有未成对电子，通常性质不稳定，易于发生聚合、偶联、歧化等反应。随着稳定自由基的方法越来越多，越来越多不同结构的自由基被分离出来并在固体催化剂、锂离子电池、导电材料、高密度信息存储、分子识别以及生物影像等诸多领域表现出巨大的潜力。有机自由基分子种类丰富多样，因具备优异的电学性质、强近红外吸收特性、准可逆氧化还原特性、铁磁性及独特的光物理性质，在光电领域、分子磁体、自旋电子学、合成催化、生物免疫等众多领域开展了深入研究。对于空气稳定的有机自由基，由于其在生物学、生物物理学和生物医学中的潜在应用而备受人们关注。然而目前稳定的自由基种类是非常少的，通常需要特殊而复杂的分子结构设计来实现其稳定性。
2、水系液流电池(arfb)作为最有前途的大规模储能技术之一，已越来越受到学术界和工业界的关注。液流电池利用流体形式的两种活性物质在氧化态和还原态之间的转变，实现电能和化学能之间进行能量转换。可利用液流电池储能技术来提高清洁能源的利用率，实现电网的削峰平谷。
3、鉴于此，本领域亟需一类简单的易于合成的稳定的水系液流电池的储能材料。
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的是开发一种基于吩嗪及其衍生物的空气稳定的自由基化合物。
2、本专利技术的另一个目的是提供一种基于吩嗪及其衍生物的自由基的液流电池。
3、本
4、
5、式中，z为nr、s、so、so2、o、c＝o、c(r)2、pr、p(＝o)r、as或te；
6、虚线代表化学键或无；
7、r和ra的定义满足：
8、(a)r各自独立地选自下组：h、取代或未取代的c1-c10烷基、取代或未取代的c3-c10环烷基、取代或未取代的5-12元杂环基、取代或未取代的c6-c10芳基，则ra为位于吩嗪衍生物骨架的苯环部分上的1-4个基团，且各自独立地选自下组：h、卤素、取代或未取代的直链或支链c1-c10烷基、取代或未取代的c3-c10环烷基、取代或未取代的5-12元杂环基、取代或未取代的c6-c10芳基、羟基、巯基、胺基、羧基、so32-、po43-、并且ra中至少存在一个
9、其中，k为1、2、3、4、5、6、7或8；
10、j为1、2、3、4、5、6、7或8；
11、n为1、2、3、4、5、6、7或8；
12、p为1、2、3、4、5、6、7或8；
13、q为1、2、3、4、5、6、7或8；
14、y选自下组：o、nh、nme、ch2；
15、r9、r10各自独立地选自下组：h、取代或未取代的c1-c10的烷基、取代或未取代的c3-c10环烷基、取代或未取代的5-12元杂环基、取代或未取代的c6-c10芳基，或者r9、r10与其共同连接的碳原子连接成c3-c10环烷基或3-10元杂环基；
16、r0选自下组：-coox、-so3x、-po3x、-nh2·hq、-nhch3·hq、-n(ch3)2·hq、-n+(ch3)3m-；其中，x选自下组：h+、nh4+、li+、na+、k+、mg2+、al3+、ca2+；m-选自下组：f-、cl-、br-、i-、oh-、oac-、otf-、ots-、so42-、so32-、po43-、hpo42-、h2po4-、no2-、no3-、co32-、hco3-、clo4-、clo3-、clo2-、clo-、cn-；q选自下组：cl-，so42-；
17、(b)r各自独立地为取代或未取代的c1-c10亚烷基-r0、取代或未取代的c3-c10亚环烷基-r0、取代或未取代的5-12元亚杂环基-r0、取代或未取代的c6-c10亚芳基-r0，则ra为位于吩嗪衍生物骨架的苯环部分上的1-4个基团，且各自独立地选自下组：h、卤素、取代或未取代的直链或支链c1-c10烷基、取代或未取代的c3-c10环烷基、取代或未取代的5-12元杂环基、取代或未取代的c6-c10芳基、羟基、巯基、胺基、羧基、so32-、po43-；
18、且所述的化合物还任选地包括一个或多个电荷平衡离子，所述的电荷平衡离子为阳离子或阴离子，所述的阳离子选自下组；h+、nh4+、li+、na+、k+、mg2+、al3+、ca2+；所述的阴离子选自下组：f-、cl-、br-、i-、oh-、oac-、otf-、ots-、so42-、so32-、po43-、hpo42-、h2po4-、no2-、no3-、co32-、hco3-、clo4-、clo3-、clo2-、clo-、cn-；所述的化合物为电中性的；
19、除特别说明之处，所述的取代是指一个或多个氢被选自下组的基团取代：卤素、c1-c6烷基、c6-c10芳基、羟基、巯基、胺基、羧基、磷酸基、磺酸基。
20、在另一优选例中，所述的自由基化合物的结构如下所示：
21、
22、其中，
23、r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8各自独立地选自下组：h、卤素、取代或未取代的直链或支链c1-c10烷基、取代或未取代的c3-c10环烷基、取代或未取代的5-12元杂环基、取代或未取代的c6-c10芳基、羟基、巯基、胺基、羧基、so32-、po43-，则各个r自独立地为取代或未取代的c1-c6亚烷基-r0、取代或未取代的c3-c6亚环烷基-r0、取代或未取代的5-8元亚杂环基-r0、取代或未取代的c6-c10亚芳基-r0；
24、r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8各自独立地选自下组：h、卤素、取代或未取代的直链或支链c1-c10烷基、取代或未取代的c3-c10环烷基、取代或未取代的5-12元杂环基、取代或未取代的c6-c10芳基、羟基、巯基、胺基、羧基、so32-、po43-、且其中至少存在两个则各个r各自独立地选自下组：h、取代或未取代的c1-c6烷基、取代或未取代的c3-c6环烷基、取代或未取代的5-8元杂环基，或取代或未取代的c6-c10芳基；
25、其中，p为1、2、3、4、5、6、7或8；
26、k为1、2、3、4、5、6、7或8；
27、j为1、2、3、4、5、6、7或8；
28、q为1、2、3、4、5、6、7或8；
29、r0选自下组：-coox、-so3x、-po3x、-nh2·hq、-nhch3·hq、-n(ch3)2·hq、-n+(ch3)3m-；其中，x选自下组：h+、nh4+、li+、na+、k+、mg2+、al3+、ca2+；m-选自下组：f-,cl-,br-,i-,oh-,oac-,otf-,ots-,so4本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于吩嗪及其衍生物的自由基化合物，其特征在于，所述的自由基化合物具有如下式I、式II、式III或式IV所示的单体结构：
2.如权利要求1所述的化合物，其特征在于，所述的自由基化合物的结构如下所示：
3.如权利要求1所述的化合物，其特征在于，
4.如权利要求1所述的化合物，其特征在于，所述的自由基的结构如下所示：
5.如权利要求4所述的化合物，其特征在于，
6.如权利要求1所述的化合物，其特征在于，所述的自由基化合物选自下组：
7.一种如权利要求1所述的化合物的用途，其特征在于，用于制备液流电池。
8.一种液流电池储能材料，其特征在于，所述的液流电池储能材料包括如权利要求1所述的化合物作为活性成分。
9.一种水系液流电池，其特征在于，所述的液流电池包括如权利要求1所述的自由基作为储能材料。
10.如权利要求9所述的液流电池，其特征在于，所述的液流电池中，如权利要求1所述的化合物的碱金属盐水溶液作为负极或正极溶液。
【技术特征摘要】
1.一种基于吩嗪及其衍生物的自由基化合物，其特征在于，所述的自由基化合物具有如下式i、式ii、式iii或式iv所示的单体结构：
2.如权利要求1所述的化合物，其特征在于，所述的自由基化合物的结构如下所示：
3.如权利要求1所述的化合物，其特征在于，
4.如权利要求1所述的化合物，其特征在于，所述的自由基的结构如下所示：
5.如权利要求4所述的化合物，其特征在于，
6.如权利要求1所述的化合物，其特征在于，所...
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