MOF復合物的設計合成及其在超級電容器中的電性能研究.pdf

1、多年來，金屬-有機骨架(Metal-Organic Framework，MOF)材料由于其獨特的孔道結構、組成和結構的易調(diào)變性一直是人們研究的熱點。經(jīng)過二十多年的發(fā)展，目前對MOF材料的研究已經(jīng)從最初的以設計合成新型功能性的晶體結構為主逐漸轉向了以MOFs為基礎的復合材料及MOFs衍生物的合成及性能研究。MOF基復合材料的形成是拓寬MOFs從吸附，分離和催化應用到新的應用如傳感，藥物運輸和電化學的可選方案。MOF復合材料是由一個MOF材

2、料和一個或多個不同的物質(包括其他的MOFs)組成的材料，MOFs材料（結構適應性和靈活性，高孔隙率）和各種活性材料（光學，電學，磁學，催化）本身固有性質和功能的有效結合，產(chǎn)生的新的物理和化學性質有利于提高整個體系的性能。新興MOF復合材料的顯著地新屬性和多功能性將激發(fā)各種不同技術領域創(chuàng)新工業(yè)應用的發(fā)展。這些MOF復合材料可以直接作為新型先進的材料或作為新穎無機固體的前驅體，在存儲和分離，多相催化，傳感，生物和醫(yī)藥等領域有廣闊的前景。<

3、br>　　MOFs作為一類新興的多孔材料，其較大的比表面積，可調(diào)的孔尺寸和金屬活性中心成為超級電容器有前景的電極材料。MOFs本身可裁的孔或通道有利于超級電容器充放電過程中離子的快速轉移和擴散。然而，MOFs本身較差的導電性是實現(xiàn)高容量和倍率性能最大的障礙之一。在MOF框架內(nèi)摻入導電物質可以通過提供高效率的電子傳輸提高MOFs材料的導電性和整個界面的法拉第電流。
　　基于以上觀點，本論文制備了MOFs的復合物并且研究了其電化學性能

4、，主要內(nèi)容如下:
　　(1)通過水熱的方法合成兩種ZnS納米顆粒，一種是在前驅液中添加L-組氨酸得到His-ZnS;另一種是在ZnS合成后用聚乙烯吡咯烷酮進行修飾得到PVP-ZnS。L-組氨酸和聚乙烯吡咯烷酮均作為修飾劑對ZnS進行功能化。通過化學浴的方法制備復合材料ZnS@ZIF-8，不同的ZnS源可影響復合材料的大小和形貌。電化學循環(huán)伏安法測試結果表明PVP-ZnS@ZIF-8在掃速為5mV/s時表現(xiàn)出了155F/g的比電容。

5、在掃速為10mV/s，循環(huán)500圈以后，電容保留值達到76％。
　　(2)以四氯化鈦為鈦源，通過簡單的溶液浸漬法和低溫水熱晶化處理合成了MIL-101(Cr)@TiO2復合材料。通過形貌和結構表征證明納米級的TiO2成功地修飾在MIL-101(Cr)表面上。電化學循環(huán)伏安法測試結果表明MIL-101(Cr)@TiO2具有良好的比電容和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　(3)以氯化亞錫二水合物為錫源，通過原位環(huán)氧化物沉積法合成了MIL-