共价有机骨架材料在电化学储能中的应用研究进展*
2021-01-12宋鹏豪路乃群王存国
纪 群,董 宣,李 雪,宋鹏豪,路乃群,王存国**
(1.青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室 山东省橡塑材料与工程重点实验室,山东 青岛 266042;2.中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 纳米器件及相关材料研究部,江苏 苏州 215123;3.青岛科技大学 自动化与电子工程学院,山东 青岛 266110)
随着人们对电动汽车、便携式电子产品等需求的日益增长,加速了高效、经济、环保电能存储材料与器件的发展[1-2]。到目前为止,碳材料、硅基材料、过渡金属化合物和有机共轭聚合物等[3-6]已被深入研发用于电池的电极材料中,具有毒性低、污染性小、分子结构多样化特点的有机电极材料有望成为未来高性能电池的良好候选材料[7]。自从锂离子电池商品化以来[8-9],人们进行了大量研究来探索新型电极材料或开发新的能量存储器件,但到目前为止,电池的发展在实际储能应用中仍有待巨大突破。由于商用电池的石墨负极和正极(LiCoO2、LiFePO4)的比容量较低,因此迫切需要进行设计和合成新型电极材料,以满足对电池的高性能要求。
共价有机骨架材料(Covalent Organic Frameworks)简称COFs,是由有机结构单元通过共价键连接形成的二维或三维结晶多孔高分子材料[10],具有热稳定性高、比表面积大、孔隙丰富、分子结构可调和活性位点多等特性,可作为潜在的储能电极材料[11],因而引起了科研人员的极大兴趣。COFs材料的一个显著特点是能够提供一种独特的拓扑结构,可用于网状化学结构骨架和孔隙的设计[12]。自2005年Yaghi教授等[13]首次发明COFs,COFs便成为研究的重要领域之一,作为多孔材料介质在气体储存、电子储能、化学催化、光电器件等领域[14-18]具有广泛的应用前景。……
