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三维钴基MOF[KCo7(OH)3(ip)6(H2O)4]·12H2O作为超级电容器的高容量电极材料

2021-01-29戎红仁王先梅马艳伟高葛祥苏豪祺赖梨芳

无机化学学报 2021年2期

戎红仁 王先梅 马艳伟 高葛祥 苏豪祺 赖梨芳 刘 琦

(常州大学石油化工学院,江苏省精细石油化工重点实验室,常州 213164)

0 引 言

面对严重的环境污染和化石燃料逐渐耗尽等问题,人们迫切需要开发、利用太阳能、风能等清洁新能源。考虑到太阳能、风能所具有的间歇性和地域性的特点,为了使它们所产生的电能得到充分利用,高效的能量存储装置是必不可少的[1-5]。作为一种能量存储装置,超级电容器具有高功率密度、长循环寿命和快速充放电等特性,近年来一直受到人们相当大的关注。不过,与锂离子电池的高能量密度相比,超级电容器的能量密度还较低[6-7]。为了获得较高能量密度的超级电容器,许多研究工作集中在以下2个方面:一个是合成过渡金属氧化物、导电聚合物和高比表面积的碳基纳米材料,另一个是寻找具有高比电容和较大电压范围的新电极材料[8-10]。近年来,金属有机框架(MOFs)或多孔配位聚合物因其特殊的化学和物理特性以及许多潜在的应用,例如催化[11-12]、气体存储和分离[13-16]、传感器[17]、锂离子电池[18-22]以及磁性和光学特性等[23-24],引起了人们极大的关注。MOFs的应用也已开始出现在超级电容器领域[25]。MOFs作为超级电容器电极材料可以分为2种情况。一种情况是,由于MOFs可控制的微孔尺寸和高表面积,它们可以作为合成多孔过渡金属氧化物、碳或嵌入多孔碳基质中的金属氧化物的极佳前驱体[26-27]。另一情况是,由于MOFs的孔隙和金属阳离子分别提供电解质的容纳空间和氧化还原活性位点,其本身可以直接用作超级电容器的电极材料[28-43]。……

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