金屬有機框架在超級電容器中的應(yīng)用.pdf

1、超級電容器是介于電池和傳統(tǒng)電容器之間的一種新型儲能器件,與電池相比較,超級電容器一般具有比較高的功率密度和較好的倍率性能;因其具有這些特點,使其可以作為理想的儲能裝置而應(yīng)用于移動通信、信息技術(shù)、消費電子、航空航天和后備電源系統(tǒng)等方面。根據(jù)儲能原理,可以將超級電容器分為雙電層電容和贗電容兩類,雙電層電容器常用活性炭作為電極材料,贗電容常用金屬氧化物和導(dǎo)電聚合物作為電極材料,從結(jié)構(gòu)上看,超級電容器主要是由電極材料、電解液、集流體等組成。超級

2、電容器的性能與電極材料和電解液有著密切的關(guān)系,所以研究超級電容器非常重要的一個方面就是如何研究出性能良好的電極材料和電解液,金屬有機骨架(MOFs)是由含氧或氮的有機配體與過渡金屬連接而形成的網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu),其孔道是由金屬和有機組分共同構(gòu)成的,對有機分子和有機反應(yīng)具有更大的活性和選擇性。目前金屬有機框架已廣泛應(yīng)用于催化、離子交換和儲氫等方面,作為電極材料應(yīng)用于鋰離子電池中,并作為合成炭材料的模板應(yīng)用于超級電容器中。本論文不僅成功的合成了一

3、系列不同類型的金屬有機框架,并成功將他們作為電極材料成功應(yīng)用于超級電容器中,樣品的結(jié)構(gòu)表征手段有 XRD,TEM,N2等溫吸附脫附曲線,電化學(xué)測試手段有循環(huán)伏安,交流阻抗等,本論文主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點如下:
　　(1)用溶劑熱法的思想,基于異煙酸和硝酸鎳成功合成了一系列金屬有機框架材料,并將其作為電極材料應(yīng)用于超級電容器中,其中在5mV/s時最大比電容為634F/g,循環(huán)壽命測試顯示在掃描速率為50mV/s1時經(jīng)過2000次循環(huán)后

4、樣品的比電容保持率為84％。
　　(2)成功制備了金屬有機框架M3(BTC)2.12H2O(M=Ni和Co),并將其應(yīng)用于超級電容器電極材料中,其中Ni3(BTC)2.12H2O電極材料在5mV/s下比電容達到了429F/g,高掃描速率200mV/s下比電容為154F/g。
　　(3)一系列名為4-吡啶羧酸四水合物鎳的金屬有機框架被成功合成,其中在5mV/s時最大比電容為1149F/g.
　　(4)首次將金屬有機框架作