綠色溶劑體系構筑多級孔結構鈷、鐵MOF及其儲能性能的研究.pdf

1、有機金屬框架（MOF）是由金屬離子和配體通過配位鍵鏈接而組裝的結晶性無機-有機雜化網(wǎng)狀結構，由于其高度有序的框架所展現(xiàn)的永久的多孔性，引起了人們廣泛的關注。MOF材料具有很高的內部表面積和低的晶體密度，在許多的領域有著很大的應用潛力，例如分子分離和傳感器。然而大部分的MOF被歸結為微孔型（<2 nm），低效率的質量傳輸使得MOF的研究領域局限在小分子的分離和轉變，因此，擴展 MOF材料的孔尺寸到介孔范圍（2-50 nm）能夠拓展其受限的

2、應用領域，尤其是解決了MOF材料應用在能源儲存和轉換方面的障礙。
　　超臨界二氧化碳（SC CO2）和離子液體（ILs）是非常規(guī)的綠色溶劑，常被應用于新材料的合成過程中。SC CO2具有低粘度，低毒性，低成本和高擴散性的性質。ILs可以溶解無機和有機化合物，其化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性都很高，而且可以通過設計其結構來滿足不同的需求狀態(tài)?？紤]到ILs的可調性，在超臨界二氧化碳的協(xié)助下，制備多級孔結構以及協(xié)助MOF材料可控自組裝是一個重要的

3、研究領域。本文的工作是以SC CO2的輔助擴孔作用和MOF材料的電化學性能作為切入點，主要進行了以下幾個方面的研究：
　　（1）SC CO2輔助制備具有多級孔結構的鈷MOF(Co-MOF)及其電化學性能的研究
　　在IL/SC CO2/表面活性劑乳濁化體系中，通過原位聚合制備了具有微孔-介孔-大孔多級孔結構的Co-MOF。通過 TEM和SEM圖片可以發(fā)現(xiàn)微孔-介孔Co-MOF球形基本單元相互連接在一起進一步構建了大孔，通過氮

4、氣吸附脫附和紅外光譜表征我們分析了所制備 Co-MOF材料的孔結構和化學結構，并且進一步探討了其形成的機理。Co-MOF材料的球形基本單元的尺寸和上面含有的孔徑可以通過二氧化碳的壓力進行控制。多級孔結構的Co-MOF材料與Co的氧化物相比表現(xiàn)出了優(yōu)異的比電容值和好的循環(huán)穩(wěn)定性，這是由于 Co-MOF材料自身的多孔性能和構筑的永久性的框架所貢獻的。這也使得MOF材料在電化學器件中展現(xiàn)了很大的潛在應用。
　　（2）單金屬MOF和雙金屬