基于金屬有機框架材料的電極材料在超級電容器中應用研究.pdf

1、超級電容器是一種高效、實用的能量儲存設備，它具有高比電容、壽命長、工作溫度范圍寬、免維修等優(yōu)點。超級電容器的電化學性能取決于電極材料的性能。活性炭材料由于其價格便宜、制備簡單、電化學穩(wěn)定性高等優(yōu)點，是最先被應用于超級電容器的電極材料。近年來，金屬氧化物、導電高分子等材料也越來越引起人們的注意。金屬-有機配位聚合物（MOFs）是一種新型的多孔材料，它不但比表面積高，而且在結構中包含有活性過渡金屬離子或原子簇，這些特征使其在高性能超級電容器

2、中有很大的應用潛力。近年來，只有少數(shù)的MOFs材料作為超級電容器電極材料應用于超級電容器中。本文選取了ZIF-8和ZIF-67兩種MOF材料，并將它們作為載體分別負載其他活性物質制備復合材料，通過XRD，傅立葉紅外光譜，氮氣等溫吸附脫附曲線，掃描電子顯微鏡，透射電子顯微鏡等手段進行結構表征，并在水系電解液中進行了諸如循環(huán)伏安法，計時電位法、電化學阻抗和循環(huán)壽命等電化學表征。論文的主要研究內容如下：
　　（1）ZIF-8和ZIF-6

3、7首次作為電極材料在水性電解液體系的超級電容器中應用，在6 M KOH電解液中，由循環(huán)伏安曲線可以看出，電極材料表現(xiàn)出了良好的可逆性和較高的電化學活性，在5 mVs-1掃描速率下，比電容分別達到96和65 F g-1；對于ZIF-8，在未添加額外碳源的情況下，通過對其在723 K氮氣下煅燒比電容能達到185 F g-1。
　　（2）分別制備了系列固體超強酸SO42-/TiO2、SO42-/SnO2、SO42-/ZrO2、SO42-

4、/Fe2O3，將它們作為電極材料用于超級電容器中，以0.5 M的H2SO4溶液為電解液，在5 mV s-1掃描速率下比電容可達到30 F g-1、19F g-1、21F g-1、28 F g-1。
　?。?）ZIF-8是一種優(yōu)秀的載體，可以作為主體負載其他更多的活性物質作為超級電容器電極材料來提高活性物質本身的電化學性能，本文中分別制備了二氧化錫量子點、非晶態(tài)NI-B合金、Ni2CO3(OH)2，將ZIF-8作為載體分別對它們進行

5、負載制備復合材料并將其作為電極材料，在6 M KOH電解液中表現(xiàn)為氧化還原贗電容，在5mV s-1掃描速率下復合材料的比電容可達到931 F g-1、866 F g-1、851 F g-1，遠高于二氧化錫量子點、非晶態(tài)NI-B合金、Ni2CO3(OH)2的241 F g-1、563 F g-1、668 F g-1，具有成為優(yōu)秀的超級電容器電極材料的潛力。
　?。?）ZIF-67作為結構與ZIF-8相同的MOFs材料，只是