金属有机框架材料（MOFs）是一种通过将含金属单元与有机连接体进行连接，从而合成开放结晶的框架材料。由于其可调整的拓扑结构，孔结构，尺寸和成分，使得其在非均相催化和电化学储能中具有广泛的应用。同时，MOFs可直接用作活性材料，其所具有的大比表面积和潜在的伪电容位点使得MOFs成为超级电容器中非常有前景的电极材料。
然而，MOF的低导电性阻碍了其在这些领域中的应用。其中通过改进的MOFs的设计，如基于金属离子的MOF和其他复合材料可以在一定程度上提高导电性，但MOF在衬底上的倾向于随机取向生长，使得其比表面积大大降低，限制了电解质的有效渗透。近期，研究人员发现使用等离子体增强化学气相沉积法在泡沫镍上制备出的碳纳米墙，可以作为自支撑和高取向的MOF电极的生长模板。在此模板上，成功的合成出具有高度垂直取向的MOF纳米片（VMSs），并且进一步将这种VMS / CNW / Ni泡沫作为集成超级电容器电极，并展示出了这种无需粘合剂的MOF电极优异性能。
图一：Ni-MOF粉末和碳纳米墙的表征。A）MOF粉末的XRD表征 B）Ni-MOF的SEM图C) PECVD制备的碳纳米墙的拉曼光谱。D）PECVD制备的碳纳米墙的SEM图像。
图二：A）VMSs / CNWs / Ni泡沫电极和相应的VMS-活性碳不对称电容器的电化学表征。B）在不同电流密度下的恒流充放电曲线，当电流密度为1 A g-1（相对于SCE）时，最高比电容达到1962 F g-1。 C) 在Ni MOF粉末和VMS（对比SCE）的不同电流密度下的比电容。D）活性炭（黑色）和VMSs / CNWs / Ni泡沫（红色）电极在10 mV s-1（vs. SCE）下的循环伏安曲线。E）以不同扫描速度（与SCE）收集的不对称电容器的循环伏安曲线。F）电容器的可循环性，1200次循环后可保持97％的初始电容。 插图是在0.5 A g-1（vs. SCE）下的恒电流充电/放电曲线，
总的来说，具有垂直取向的MOF纳米片可以通过使用碳纳米墙作为床种进行合成的。而此合成的主要因素在于前驱体分子可以吸附在碳原子顶部的边缘处，从而使MOF以侧向自组装的方式生长。最终所得到MOF电极材料在超级电容器中展现出了有前途的性能。这种生长策略也可能为控制MOF的增长和图案化开辟新的机会，从而提高MOF在广泛的应用领域中的性能。
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文章链接：https://www.nature.com/articles/s42004-017-0005-8
来源：OIL实验室
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