徐强/庞欢Nanoscale: Ni/Co双金属MOF纳米片组件,用于高性能电化学储能
雨辰 雨辰 2020-05-08

金属有机骨架(MOF)是一类具有分子内孔隙的新型有机-无机化合物。这种具有周期性结构的化合物是通过有机配体和金属离子或簇通过配位键自组装形成的。由于兼具有机和无机材料的良好性能,MOF在许多领域有着广阔的应用前景,尤其在EES领域。EES是指在化学元素作为储能介质的基础上,通过电化学反应将电能转化为化学储能。目前,EES设备主要分为电池和电容器两大类。众所周知,EES设备的电化学性能主要取决于电极材料。EES系统由传统的电极材料组成,例如碳基材料,金属,金属氧化物/硫化物和导电聚合物等。然而,有些材料存在能量密度低或循环寿命短的缺点。因此,对新型电极材料的研究一直是SCs领域的研究热点。MOF具有独特的孔隙、较大的比表面积、可调节的结构和功能等优点,可以提供各种类型的催化位点、丰富的赝电容氧化还原中心和独特的吸附性能,使MOF材料具有广阔的EES应用前景。

有鉴于此,扬州大学庞欢教授和日本产业技术综合研究所徐强教授等人,通过一锅水热法在150°C下合成了镍-钴有机骨架(表示为NiCo-MOF)纳米片组件,所制备的样品直接用作电化学能量存储(EES)的电极材料,并具有出色的电化学性能。

本文要点

1通过简单的水热法制备了具有不同Ni/Co摩尔比的微米级/纳米级NiCo-MOF纳米片组件。这些MOFs纳米片组件具有多层结构,这使得活性材料的表面更加暴露,并且还缩短了电荷转移和电解质离子扩散的路径。

2双金属NiCo-MOF的协同作用可提高电子传导性和化学耐久性。研究NiCo-MOF-1在传统三电极电池中的电化学性能发现,NiCoMOF-1材料用作电池状电极,获得了100.18 mA h g-1的放电容量(901.60 Fg−1),并在5 Ag-1的3000个循环中表现出81.00%的容量保持率。

3此外,由多层NiCoMOF-1纳米片组件和活性炭(表示为NiCo-MOF-1//AC)组装而成的水性装置的容量为83.75 mA h g-1,并在3000次循环中显示出良好的循环稳定性。该工作中MOF的一锅法合成工艺简单、高效、可控,表明双金属多层NiCo-MOF复合纳米片组件是一种很有前途的电化学电极材料。

参考文献:

Yao Chi et al. Ni/Co bimetallic organic framework nanosheet assemblies for high-performance electrochemical energy storage. Nanoscale, 2020.

DOI: 10.1039/D0NR02016H

https://doi.org/10.1039/D0NR02016H


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催化;燃料电池;多孔炭材料;炭气凝胶;隔热

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