成果介紹
金屬有機(jī)框架材料的導(dǎo)電性差，這一點(diǎn)嚴(yán)重地限制了MOF材料在超級(jí)電容器中發(fā)揮其結(jié)構(gòu)優(yōu)勢。因此，我們利用MOF材料自身結(jié)構(gòu)與組成可調(diào)控的特點(diǎn)，將兩種具備不同功能的二維MOF材料成功地融合成為一種均一的二維MOF材料。其中一種MOF是Ni-MOF-24，該材料具有較高的電化學(xué)活性，比電容較高，但是導(dǎo)電性差，致使其倍率性較差；因此，另一種我們選取的則是具備高導(dǎo)電性的MOF，Cu3(HITP)2。在這種導(dǎo)電MOF中，金屬離子與導(dǎo)電配體充分螯合，形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，提升材料的導(dǎo)電性能。通過水熱合成的方法，將二者融為一體，制備出了具有優(yōu)異電化學(xué)性能的Ni//Cu MOF材料。通過一系列的表征手段在Ni//Cu MOF中發(fā)現(xiàn)了Ni-MOF-24和Cu3(HITP)2的信號(hào)，表明該種發(fā)放并沒有破壞這兩種材料自身的結(jié)構(gòu)，而是將二者像“拼圖”一樣結(jié)合到一起，形成了Ni//Cu MOF。我們將Ni//Cu MOF作為超級(jí)電容器的電極材料，展現(xiàn)出了優(yōu)異的電化學(xué)性能。在反映其儲(chǔ)能特點(diǎn)的循環(huán)伏安曲線中有一對(duì)明顯的氧化還原峰，表明其有著與電池材料相似的儲(chǔ)能機(jī)制。Ni//Cu MOF的最大比電容可達(dá)1424 Fg-1（2 A g-1）。通過融合導(dǎo)電的Cu3(HITP)2，Ni//Cu MOF的倍率性能優(yōu)異，在更大電流密度下，比電容分別可達(dá)1284、1103、792和570 Fg-1（4、8、16和32 A g-1）。我們將Ni//Cu MOF與活性炭進(jìn)行匹配，組裝成了電池型超級(jí)電容器，該電容器最大能量密度可達(dá)57 Wh kg-1，最大功率密度可達(dá)48000 W kg-1，且十分穩(wěn)定，經(jīng)過7000次循環(huán)只衰減5.7%。同時(shí)，該電池型電容器具備良好的快充慢放性質(zhì)。我們用大電流密度對(duì)該電容器進(jìn)行充電，以小電流密度進(jìn)行放電，其效率分別可達(dá)97%、95%、82%、79%和53%（4/2、8/2、16/2和32/2 Ag-1）。在快充慢放的條件下對(duì)該電容器進(jìn)行了穩(wěn)定性測試，經(jīng)過5000圈充放電循環(huán)，容量保持率為84%。
