電極材料是超級電容器（SCs）的關鍵部件,金屬有機框架（MOFs）作為一種多孔材料,由于其具有比表面積大、結構可控、孔徑可調等優(yōu)點在SCs電極材料領域得到諸多關注,而MOFs的低導電性和穩(wěn)定性仍然是實際應用中的主要挑戰(zhàn)。MOF復合材料是一類由MOFs與一種或多種不同材料組成的復合材料,它可以有效地結合MOFs和其他功能材料的優(yōu)勢,例如優(yōu)良的導電性和獨特的電化學性質等。因此,MOF復合材料可以實現高可逆容量和優(yōu)良的循環(huán)性能,克服MOFs材料的缺點,在超級電容器電極材料領域具有廣闊的應用前景。根據與MOFs復合的材料維度分類,可分為0D、1D、2D和3D MOFs四類復合材料,重點綜述了這四類復合材料的組成及合成方法,并系統(tǒng)介紹了MOF復合材料的SCs應用,對其發(fā)展前景進行展望。 

【文章來源】：化工學報. 2020,71(10)北大核心EICSCD

【文章頁數】：17 頁

【部分圖文】：

MOF復合材料的示意圖[26]

MOF/2D復合材料研究較多的為MOF/GO，因其具有電容大、充放電速度快、循環(huán)性能穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，是一類優(yōu)良的SCs電極材料。Ni-MOF與GO納米片原位混合形成Ni-MOFs@GO[77]，電流密度為1 A/g，比電容達到2192.4 F/g。10 A/g時，循環(huán)3000次，初始電容性能保持率為85.1%。其出色的電化學性能與獨特的花狀結構以及Ni-MOF和GO納米片之間的協(xié)同效應有關。這些特性使電活性位點具有很高的可及性和快速的離子擴散傳輸路徑，實現電子在Ni-MOFs和GO納米片之間傳輸。此外，GO納米片具有良好的導電性和豐富的表面含氧官能團，可確保電解質離子與Ni-MOFs@GO迅速、可持續(xù)地接觸。在充放電過程中，在高電流密度下可發(fā)生足夠的法拉第反應，以進行能量存儲。Kim等[102]將雙金屬MOFs直接生長在GO表面得到三維栗狀納米結構的Ni-Co-MOF/GO復合材料[圖13(a)[102]]。CV圖顯示了不同掃描速率下的強氧化還原峰，表明Ni-Co-MOF/GO的類電池特性[圖13(b)[102]]。Ni-Co-MOF/GO2(0.2 g的GO)在1 A/g的電流密度下，具有447.2 F/g的比電容[圖13(c)[102]]。經過300次循環(huán)后，其壽命穩(wěn)定性達到99.6%，該材料具有良好電化學性能。因此，將MOFs與導電納米片原位混合是一種有前途的方法，可得到適用于SCs的電極材料。圖1 3 Ni-Co-MOF/GO復合材料制備工藝(a),Ni-Co-MOF/GO復合材料的CV圖(b)和GCD曲線(c)[102]

SCs電極材料分類[14]


本文編號：3290326