基于MOFs的復(fù)合物及金屬氫氧化物的制備及其超級電容器性能研究.pdf

1、本文旨在研究基于金屬有機骨架（MOFs）材料的合成及其在超級電容器電極領(lǐng)域的應(yīng)用。文中首先通過將一種Co-MOF與具有大比表面積和較好導(dǎo)電性能的還原氧化石墨烯（rGO）結(jié)合制備出Co-MOF/rGO復(fù)合材料。之后又采用一種新方法在堿液中以Co-MOF為模板，通過固-固轉(zhuǎn)化制備多孔Co(OH)2材料。最后對兩種材料用作超級電容器電極進行了電化學(xué)性能的研究。
　　利用Co(NO3)2·6H2O、對苯二甲酸與氧化石墨烯（GO）通過兩步法

2、并引入VC鈉為還原劑，制備了Co-MOF/rGO復(fù)合材料。復(fù)合材料在X射線粉末衍射圖中出現(xiàn)與Co-MOF晶體相同的特征峰，證明材料中Co-MOF結(jié)構(gòu)的存在。同時，掃描和透射電子顯微鏡照片中能夠清晰地看到不規(guī)則的Co-MOF附著在石墨烯的表面，證明了二者成功復(fù)合。通過X射線光電子能譜驗證了復(fù)合材料中GO的還原。在三電極體系中對復(fù)合材料與Co-MOF分別進行電化學(xué)性能表征，結(jié)果顯示：在10 mV s-1的掃描速度下，復(fù)合材料的最高比容量達到

3、267.2 F g-1，約為Co-MOF材料（126.9 F g-1）的兩倍。同時復(fù)合材料表現(xiàn)出更好的速率性能。此外，文中論述了在循環(huán)伏安循環(huán)過程中Co-MOF/rGO材料在電場與弱堿性LiOH溶液的共同作用下發(fā)生了轉(zhuǎn)化，Co-MOF最終生成CoOOH且所得電極有著6倍于初始材料的比電容值和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　利用Co(NO3)2·6H2O與4,4’-聯(lián)苯二甲酸鈉制備Co-MOF并將其在氫氧化鈉溶液中進行固-固轉(zhuǎn)化最終得到Co

4、(OH)2材料。通過傅里葉變換紅外光譜和X射線粉末衍射驗證了由Co-MOF到Co(OH)2的轉(zhuǎn)化。掃描與透射電子顯微鏡照片顯示所制備的Co(OH)2材料具有疏松的結(jié)構(gòu)。氮氣吸脫附測試顯示該材料的BET比表面積達到92.4 m2 g-1。這種疏松多孔的結(jié)構(gòu)能夠增加材料與電解質(zhì)溶液的接觸面積，有助于電解質(zhì)溶液的滲透，縮短離子的傳輸距離，從而實現(xiàn)較好的電化學(xué)性能。材料在0.1 A g-1的電流密度下比電容值達到604.5 F g-1，并且有著