不同金属有机框架的金属离子控制成长 微型/纳米结构用于增强超级电容器性能

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 纳米技术 纳米技术
• 电化学 电化学 电化学

背景情况:

• 金属有机框架 (MOF) 为储能应用提供可调节的性能.
• 控制MOF形态对于优化电化学性能至关重要.
• 和离子是MOF合成的有希望的前体.

研究的目的:

• 开发一种金属离子调制的策略,用于合成多种MOF微/纳米结构.
• 研究MOF形态和电化学特性之间的相关性.
• 为了评估超级电容器设备中基于MOF的材料的性能.

主要方法:

• 使用 (Co) 和 (Ni) 前体与氨酸-3,5-二碳酸盐 (3,5-pdc) 合成MOF.
• 合成的MOFs的结构特征 (Co-{3,5-pdc),Ni-{3,5-pdc) 和Co0.19Ni0.81-{3,5-pdc)).
• 作为超级电容器的电极材料,MOF的电化学测试,包括使用活性炭 (AC) 的不对称装置组件.

主要成果:

• 成功合成了具有不同形态的MOF:空心微球 (Co-(3,5-pdc),层次纳米花 (Co0.19Ni0.81-(3,5-pdc) 和固体纳米球 (Ni-(3,5-pdc)).
• Co0.19Ni0.81-(3,5-pdc) 层次纳米花表现出高的特异电容 (515 F/g 在 0.5 A/g),优越的速率能力和循环稳定性.
• 一个不对称的超级电容器 (Co0.19Ni0.81-(3,5-pdc) ///AC) 在277.3W/kg的功率密度下达到42.6Wh/kg的最大能量密度.

结论:

• 金属离子调制有效控制MOF微/纳米结构的形成.
• Co0.19Ni0.81-(3,5-pdc) 的分层纳米花结构增强了离子动力学和电化学性能.
• 这项研究为开发基于MOF的高性能超级电容器提供了一个有希望的方法.