羧酸類過渡金屬配合物作為超級電容器電極材料的研究.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，清潔能源越來越受到大家的關(guān)注。超級電容器是一種新型綠色環(huán)保的儲能器件，具有高功率密度、長循環(huán)壽命的優(yōu)點(diǎn)。它的性能與電極材料和電解液有著密切的關(guān)系，因此研究出好的電極材料是至關(guān)重要的。金屬配合物作為電極材料近來開始受到關(guān)注。羧酸類金屬配合物是由過渡金屬離子和有機(jī)羧酸配體連接而形成的網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)配合物。羧酸配體是含氧的配體，配位能力強(qiáng)、配位方式靈活多樣，與金屬離子配位時，容易組裝出具有特殊功能和新穎結(jié)構(gòu)的配位聚合物。

2、r>　　本論文以四氟對苯二甲酸(H2tfbdc)，1-羧甲基-5-甲基-1H-吡唑-4-羧酸(H2L)和3,5-二甲基-1-羧甲基-4-吡唑甲酸（H2cmdpca）為主要配體，在輔助配體存在下，成功合成了一系列的過渡金屬配合物，并將其作為超級電容器電極材料，進(jìn)行了物理表征和電化學(xué)性能表征。此外，還考察了對苯二甲酸和四氟對苯二甲酸作為超級電容器電極材料的電化學(xué)性能。
　　本文主要通過XRD、TEM、SEM和FT-IR對制備出的電極材

3、料進(jìn)行物理性能表征；在水系電解液中，采用循環(huán)伏安(CV)，恒流充放電，交流阻抗(EIS)，循環(huán)壽命測試等對電極材料進(jìn)行電化學(xué)性能表征。主要工作包括以下幾個方面：
　　1.以四氟對苯二甲酸為主配體，合成了一種層狀金屬鈷配合物{[Co(Hmt)(tfbdc)(H2O)2]·(H2O)2}n（Co-LMOF）和一種具有三維超分子結(jié)構(gòu)的鈷配合物{[Co(Hmt)2(tfbdc)(H2O)2]·(H2tfbdc)·(EtOH)2}n（Co-

4、HT），并對其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，考察其在兩種水系電解液中的電化學(xué)性能。結(jié)果表明，在1M KOH中，電流密度為2A·g-1時，Co-LMOF的比電容達(dá)到1980 F·g-1，循環(huán)2000次后，比電容保持94.3％；Co-HT的比電容達(dá)到960 F·g-1，循環(huán)2000次后，比電容保持93.2％;在1M LiOH中，循環(huán)2000次后，Co-LMOF和Co-HT的比電容分別保持94.7％和90.7％。
　　2.以四氟對苯二甲酸為主配體，與

5、金屬銅和錳離子分別作用，合成了[Cu(Hmt)(tfbdc)(H2O)](Cu-HT)和[Mn(tfbdc)(4,4’-bpy)(H2O)2](Mn-LMOF)兩種配合物，并對其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，考察其在兩種水系電解液中的電化學(xué)性能。結(jié)果表明，在1M KOH中，電流密度為2A·g-1時，Cu-HT的比電容達(dá)到950 F·g-1，循環(huán)2000次后，比電容保持88.3％；Mn-LMOF的比電容達(dá)到886 F·g-1，2000次后，比電容保持9

6、2.6％;在1M LiOH中，循環(huán)2000次后，Cu-HT和Mn-LMOF的比電容分別保持91.7％和94.6％。
　　3.利用1-羧甲基-5-甲基-1H-吡唑-4-羧酸(H2L)和3,5-二甲基-1-羧甲基-4-吡唑甲酸（H2cmdpca）為主配體，分別與金屬鈷離子作用，合成了[Co(HL)2(H2O)2]（Co-HH）和[Co(4,4′-bpy)(Hcmdpca)2(H2O)3]·2 H2O（Co-bH）兩種配合物，并對其進(jìn)行

7、了結(jié)構(gòu)表征和電化學(xué)性能測試。結(jié)果表明，1M KOH中，循環(huán)2000次后，Co-HH和Co-bH的比電容分別保持93.8％和96.5％。
　　4.首次考察了兩種小的有機(jī)化合物對苯二甲酸（H2bdc）和四氟對苯二甲酸（H2tfbdc）作為超級電容器電極材料的電化學(xué)性能。結(jié)果表明，在1M LiOH中，H2bdc具有較高的比容量和較好的循環(huán)穩(wěn)定性，2000次的循環(huán)之后，比電容保持率94.4％;而在1M KOH中，H2tfbdc具有較高的比