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“二维垂直”策略全方位提升MOF在超级电容器的性能
出处:科学网  录入日期:2018-04-16  点击数:206

      金属有机框架(MOF)因结构和功能的多样性而受到广泛关注。MOF材料具有高比表面积且存在大量活性位点,因此可作为电化学储能器件的电极。然而低导电性以及传统制备电极方法导致的生长取向不均一的问题限制了MOF材料优势的发挥。通过独特的合成方法可彻底解决MOF材料导电性差和取向杂乱的问题,具有重要的科学意义与巨大的潜在应用价值。

 

 

  
      在Communications Chemistry最近发表的研究Vertically co-oriented two dimensional metal-organic frameworks for packaging enhanced supercapacitive performance中,吉林大学郑伟涛教授、张伟教授和邓霆博士等以等离子体增强化学气相沉积法制备的纳米碳墙作为模板和集流体,与 MOF的前驱体结合成功地合成出了具有垂直结构的二维MOF材料。通过第一性原理对MOF的生长机理进行了计算模拟,发现合成MOF的前驱体吸附在碳墙的边缘并沿着边缘生长,金属离子与有机配体继续沿着平行于碳墙的方向进行自组装,最后形成了具有垂直结构的MOF。这项成果不仅解决生长了取向杂乱问题,与碳材料复合还可有效提高其导电性。该合成方法十分简单、高效。课题组将制备的具有垂直结构的二维MOF作为超级电容器的电极,在1 Ag-1的电流密度下最大比电容可达1962 Fg-1,而在32 Ag-1的大电流密度下,比电容亦可高达996 Fg-1。相比传统方法制备的同种MOF材料电极,在性能上实现了巨大的飞跃。这种高效、简单的合成方法也拓宽了MOF材料在储能领域的应用前景。

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