分會(huì)

第十一分會(huì)：無(wú)機(jī)化學(xué)前沿

摘要

金屬有機(jī)框架材料（MOFs）是一類具有豐富氧化還原活性位點(diǎn)、可控形貌、高比表面積和規(guī)則孔道結(jié)構(gòu)的晶態(tài)多孔材料，被認(rèn)為具有發(fā)展?jié)摿Φ某?jí)電容器電極材料。然而，其電導(dǎo)率低、離子在塊體材料內(nèi)傳輸能力差、快速充放電過(guò)程中可逆性差等問(wèn)題，嚴(yán)重限制了MOFs在超級(jí)電容器中的實(shí)際應(yīng)用。因此，提升MOFs導(dǎo)電性，促進(jìn)離子傳輸和電荷轉(zhuǎn)移對(duì)實(shí)現(xiàn)高性能超級(jí)電容器電極材料的制備具有重要意義。我們提出多孔氧化石墨烯（HGO）模板策略構(gòu)筑納米Ni(BDC)。HGO的引入可以有效抑制Ni(BDC)的堆疊團(tuán)聚，使Ni(BDC)暴露更多活性位點(diǎn)，同時(shí)促進(jìn)電解液離子在電極內(nèi)傳輸，提高Ni(BDC)的導(dǎo)電率，進(jìn)而提升其比電容和循環(huán)穩(wěn)定性。HGO可同時(shí)作為模板和封端劑構(gòu)筑納米Ni(BDC)，根據(jù)HGO添加量的不同，成功制備Ni(BDC)-HGOx（x = 10, 20, 30, 40）。Ni(BDC)-HGO30電極材料具有優(yōu)異的比電容，是Ni(BDC)電極材料的1.8倍。此外，利用Ni(BDC)-HGO30作為正極，活性炭作為負(fù)極組裝非對(duì)稱超級(jí)電容器，其具有優(yōu)異的電化學(xué)儲(chǔ)能性能（最大能量密度為52.5 Wh·kg?1、最大功率密度為18.0 kWh·kg?1，在10, 000次循環(huán)后仍具有92.5%的初始容量）。利用恒電流間歇滴定技術(shù)和原位電化學(xué)拉曼光譜明晰了Ni(BDC)-HGO30電極材料在超級(jí)電容器中的儲(chǔ)能機(jī)制。這種HGO模板構(gòu)筑納米MOF策略和原位分析技術(shù)將有助于更好地理解贗電容材料中的離子擴(kuò)散和電子轉(zhuǎn)移，并為進(jìn)一步提高M(jìn)OFs電化學(xué)性能提供了新的思路。

關(guān)鍵詞

多孔氧化石墨烯;模版構(gòu)筑;納米MOFs;超級(jí)電容器

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