基于MOF儲(chǔ)能材料的制備及其性能研究.pdf

1、金屬有機(jī)骨架材料(MOFs)的衍生物在儲(chǔ)能方面的應(yīng)用備受關(guān)注和研究。通過(guò)熱解可將MOFs轉(zhuǎn)化成不同種類(lèi)和不同結(jié)構(gòu)的中空/多孔材料，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是得到的無(wú)機(jī)納米材料可以保持前驅(qū)體MOFs的形貌和多孔結(jié)構(gòu)，從而有助于其電化學(xué)性能的提高。本文通過(guò)熱處理鈷基MOF-74前驅(qū)體，制備了棒狀的Co3O4和近似球形的Co3O4和ZnCo2O4納米材料，并探究其作為鋰離子電池負(fù)極時(shí)的電化學(xué)性能。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)通過(guò)在空氣氣氛下熱解

2、MOF-74，得到了棒狀的Co3O4。采用XRD、SEM和TEM等手段對(duì)樣品的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行表征，結(jié)果表明合成的棒狀Co3O4保留有前驅(qū)體的形貌，并且棒狀的Co3O4是由初級(jí)納米顆粒堆積形成的多孔結(jié)構(gòu)。將棒狀Co3O4應(yīng)用于鋰離子電池的負(fù)極，在100mA g-1的恒電流密度下進(jìn)行充放電，第一次放電比容量為989mAh g-1，經(jīng)過(guò)80圈充放電循環(huán)后，放電比容量為683mAh g-1。除第一圈外，大多圈數(shù)循環(huán)的庫(kù)倫效率都大于95％，這說(shuō)明

3、該電極具有良好的循環(huán)性能。在50、100、200和400mA g-1的電流密度下，分別進(jìn)行8圈循環(huán)，棒狀的Co3O4電極的平均放電比容量分別為1231、1025、732、501mAh g-1。當(dāng)電流密度從400mA g-1降低到初始的50mA g-1時(shí)，平均放電比容量回升到1002mAh g-1。除了第一圈循環(huán)外，大多圈數(shù)循環(huán)的庫(kù)倫效率都高于95％，表明該電極具有良好的倍率性能。
　　(2)通過(guò)煅燒前驅(qū)體MOF-74，合成了近似球

4、形的ZnCo2O4和Co3O4納米粒子。得到的ZnCo2O4和Co3O4保留了MOF-74前驅(qū)體的形貌和多孔結(jié)構(gòu)。ZnCo2O4的比表面積和孔體積分別為110.2m2/g和0.5902cm3/g，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于近似球形的Co3O4和先前報(bào)道的ZnCo2O4。分別將ZnCo2O4和Co3O4應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極，測(cè)試結(jié)果表明:相對(duì)于Co3O4電極，多孔ZnCo2O4電極顯示出更高的可逆容量和更好的倍率性能。在100mA g-1的電流密度下，Zn