基于金屬有機(jī)框架及其衍生物的電容性能研究.pdf

1、超級(jí)電容器是一種高效、實(shí)用的能量儲(chǔ)存設(shè)備。電極材料是影響超級(jí)電容器電化學(xué)性能的核心因素。金屬有機(jī)框架(MOFs)材料具有比表面積大、孔結(jié)構(gòu)可控和開放的金屬活性位點(diǎn)等優(yōu)點(diǎn)，在超級(jí)電容器的電極材料中具有潛在的應(yīng)用。本論文制備了鎳(II)-均苯三甲酸/多壁碳納米管復(fù)合材料(Ni(btc)/MWCNTs)、三聚硫氰酸-鎳(II)(Ni(TCY))和ZIF-67。進(jìn)一步以Ni(TCY)和ZIF-67為前驅(qū)物制備了相應(yīng)硫化物，并詳細(xì)研究了這些 MO

2、Fs和相應(yīng)硫化物作為電極材料的電容性能。主要包括以下幾部分：
　　(1)以多壁碳納米管、硝酸鎳和均苯三甲酸為原料，采用水熱法制備了多層花狀Ni(btc)/MWCNTs。通過掃描電鏡(SEM)、X-射線衍射(XRD)、N2等溫吸附脫附(BET)、紅外(FI-IR)等技術(shù)對(duì)合成的復(fù)合材料進(jìn)行了表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，多壁碳納米管的摻入能誘導(dǎo)球形 Ni(btc)轉(zhuǎn)變成多層花狀結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，且材料的比表面積效應(yīng)和導(dǎo)電性能顯著增強(qiáng)。電化學(xué)研究

3、表明，Ni(btc)/MWCNTs較單一組分的Ni(btc)具有更高的比電容和優(yōu)良的循環(huán)性能。Ni(btc)/MWCNTs在2 A g?1時(shí)的比電容達(dá)到916 F g?1，當(dāng)電流密度增加到10 A g?1時(shí)，比電容值為711 F g?1。在電流密度為10 A g?1下經(jīng)過1000次充放電循環(huán)后，Ni(btc)/MWCNTs復(fù)合材料的容量保持率可達(dá)93.5％。
　　(2)以Ni(NO3)2?6H2O和三聚硫氰酸(TCY)為原料，采用

4、水熱法合成了球狀Ni(TCY)金屬-有機(jī)化合物。進(jìn)一步以Ni(TCY)為前驅(qū)體通過熱處理得到純相的NiS納米材料。采用掃描電鏡(SEM)、X-射線衍射(XRD)、透射電鏡(SEM)、X-射線電子能譜儀(XPS)等方法對(duì)NiS進(jìn)行了表征。電化學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，NiS電極材料在4 A g?1和20 A g?1的比電容分別達(dá)到1493和1160Fg?1，明顯高于Ni(TCY)的1111和840Fg?1。同時(shí)，NiS電極具有優(yōu)良的穩(wěn)定性，在10Ag?

5、1的大電流密度下經(jīng)過2500次循環(huán)后,比容量保持率為85.4%，在超級(jí)電容器方面具有較大的應(yīng)用潛力。
　　(3)以Co(NO3)2?6H2O和2-甲基咪唑?yàn)樵希谑覝叵潞铣蒢IF-67多面體。將ZIF-67分散于乙醇中并依次加入硝酸鎳和硫代乙酰胺，90℃回流反應(yīng)1 h后得到雙金屬硫化鈷鎳(Co-Ni-S)空心多面體。通過掃描電鏡(SEM)、X-射線衍射(XRD)、透射電鏡(TEM)和X射線能譜儀(EDS)對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和形貌表