金属-有机框架在离子电容器中的应用与研究.docx
背景介绍随君经济与科技的飞速发展与化石燃料的I益枯第，高性能储能系统及器件研发逐渐成为当今各国政府及科学家广泛关注的热点问坦.在众多的储能器件中，混合离子电容器（HlCS）因其两端电极分别由具有双电层电容行为的超级电容潺型电极以及脱插嵌行为的电池型电极组成，并结合了电容器的大功率密度和电池的高能盘密度的优点，近年来备受关注.金屈-有机框柒（W）FS）由于其大比表面枳、高孔隙率、孔道规则且可调、拓扑结构多样性和可设计性强等优点，被公认为是先进的谛能活性材料.为了解决导电性差的问题,研究拧们致力于开发本身具有良好导电性的MoFS材料或通过将YoFS与导电纳米结构更合的方式来改善其电化学性能.文章亮点1 .总结了近年来国内外有关MoFS及其衍生物作为离子电容器电极材料相关的研尢进展：2 .讨论MOFs在应用于离子电容器电极材料时的电化学特性及其改性策略，为设计合成新型性能优异的MoFS基离子电容器电极材料提供理论依据和参考.内容简介原生MOFS因其独特的结构特性在各应用领域备受关注，但作为电极材料却因其较低的本征导电性而受到极大的限制.为提高MoFS本身的导电性而提高其电化学性能，人们致力于开发具有良好导电性的MoFs。通常采用具有刚性平面共规结构的配体与特定金属中心配位，可以获得具有大通道尺寸以及高导电框架的MoFs,进而为离子电容器中的离子扩散和电子传输提供快速通道和传输路径。2MOFs的衍生物作为电极材料MoFS可以通过热解、溶剂热等方式衍生制J多孔碳材料、金国笈化物、硒化物等材料。这些衍生材料通常能够在继承MoFS自身结构优点的同时，结合其衍生物的优点，如多孔破的而导电性及其他衍生材料所掺杂的金属原子、杂原子等的电容性能和催化性能,从而健此发挥出比原生MOFs更加优异的电化学性能.2.1 MOFS衍生的碳材料以利用瓶酸懦与1.4-二利用酸(HJWC)配体,通过水热法合成Mn基MoFanBDC).并进一步热轨制备了钾离子电容器(PHIC)的阳极材料，裔海热解过程的产物为碳包用MnO纳米颗粒材料，其中的MnO颗粒通过酸腐蚀去除,便得到了以度为l0ft300nm,长度为1-3m的多孔碟片材料(MDPC),ZIr-CtgZir-CX。上蚪.,.71200.1IIOtoo*f(Wk<,)n,ocMK-)CTAB-Wftnl*CG-1.11><U-M63rU,WftCffAC2000部环次故)*、*«*20Qn%*44(XM)MXN)12000Ifi环次数a.zrrc的制备渔杵小电极的孔楼分布曲线.的线4分别为ZrFa、ZFMlXZnO、M<>F-5-<:、AC.插图为ZTJ:的TEM»：<.znCSHC1.HIC器件的Hapnr图；d.Z11</SHCIHlC器件在5AZg电流密度下的长俯不测试S激活的eZIF.8NNi<lCUue与代他器件比较的IUp.nr图；f.激活的MFW/NizNlU/C1.HK；在电流密度为2Vm卜的循环性能.在前5个周期用0.1AZr的电液寄度来启MHIC器件(图中没有邰示)图3ZTFC的制茶、电化学性怅及激活的<Z!F-8的电化学性族N)Hg.3PrifMi<n.rlect11MaIirmit-alJMnGInnan，k<，ZTFandel<11-t11heniralMtf<>11nanc-e<rfactiva(t*<lcZF-8通过溶剂热一步法制得了多孔空心Fe。纳米粒子(«FeO1HPNP),并将其作为高性能1.HIC的仪极材料，与具有高比衣面积的期茶碳纳米球(GCNS)正极组装-Fe.X)1IPNPGCNS1.HIC.-Pe.01HPNP的TEM图可以清晰地观察到其中空结构.且该中空结构的光为介孔结构(图4a).4篷力，IKTJl(n«Ciwiu5rt*W(WU3WM7X11Mmltkl2幅内我等lrvtlI.2恻力/».IIpM4h,WX为Z'“，”16的(5>：.»,<1,I1MA>“：，JUMH,*IMM>IfltttR-ffli4-Fe,OlrXPX!*C*UKIVfF3H:wM>*aenjr4Wn、3/QIlWIMH.Mtt,)=”用I'<1M>tO.UWCaWt4VfFWUttC«404.5Hr、P的彩收.电化学行俄'M及rXKi»,Oe的电化年竹籁BlM*A<.rkwlnar11*rdIarHMflMtMbof.Fe,lllXP,''1.1KTf"-</<MjO,">2.3MoFS衍生的晒化沏作为电极材料利用六段基米取代环-.脩肺（HeTPYOolD与三水硝酸铜反应，通过溶剂热法制备了Cu-MOl-,并进一步通过一步硒化法将Cu-MOF分别在450C和550C衍牛.得到多杂原子掺杂的纳米片状结构的Cu,SeC-J50和Cu,Se/C-550更合材料.3总结与展一电极材料是阳干电容静的核心那分它直接决定了离f电容渊的性能.近年来,具有大比表面积、高孔隙率,孔道规则且可调、结构和功能可设计性张等特点的MOFS材机是类极具发展潜力的鼠子电容器电极材料，有电促进岗T电容器的发展.本文总结了近年来国内外有关MOFS及其衍生物作为离子电容器的电极材料相关的研究进展.其中原生的MoFS材料制备较简单，结构易典控，但MOFS材料导电性较差，比容呈较低,将MOFS材料作为前骤体，通过热解、溶剂热等方式得到MOFS基衍生物如碳材料、翻化物、硒化物等是一个主流的研咒方向,MOFS基衍生物可以在改善原生MoFS导电性较差等问题的I可时，还可以大大提高材料的电化学性能,由于在离子电容器中，电池型材料对整个窗子电容器的性能影响巨大，基于此如何谀计MoFS材料及此衍生物材料提高其倍率与循环性能与电容型电极是离子电容器研发领域的Hl点研究内容之一，在储能方面具有广用的应用前景.
