Advanced Materials:華中科技大學(xué)夏寶玉課題組通過氧化還原策略調(diào)控雙金屬有機(jī)框架衍生物的電化學(xué)性能
便攜式電子產(chǎn)品和電動汽車對能源的需求成為了促使高效儲能技術(shù)快速發(fā)展的動力。超級電容器是介于電容器和電池之間的儲能器件，它既具有電容器可以快速充放電的特點(diǎn)，又具有電池的儲能特性，具有高能量密度、快速充電速率和優(yōu)異的長循環(huán)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。金屬有機(jī)框架材料（MOFs）是由金屬離子或金屬簇與有機(jī)配體通過自組裝配位形成的化合物。由于其高比表面積、可控的多孔結(jié)構(gòu)、和豐富的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而被廣泛應(yīng)用于儲能領(lǐng)域?？紤]到MOFs材料中的金屬組分對電化學(xué)性能的影響和貢獻(xiàn)，通過活化金屬離子來提升電極材料的性能是目前常見的方法，然而這種活化卻往往伴隨著結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重破壞而不能最大限度地增強(qiáng)材料的電化學(xué)性能。
華中科技大學(xué)夏寶玉課題組通過氧化還原策略來調(diào)控雙金屬Co-Ni MOF納米薄片的結(jié)晶性和電子結(jié)構(gòu)來增強(qiáng)材料法拉第電容。依次通過硼化和硫化處理后，得到穩(wěn)定低價(jià)的混合價(jià)態(tài)的Co-Ni MOF衍生物（Co-Ni-B-S）。該衍生物不僅保存了原始Co-Ni MOF的結(jié)構(gòu)完整性，活化后表現(xiàn)為部分晶態(tài)和非晶態(tài)共存的結(jié)構(gòu)，有利于實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的電化學(xué)性能。測試結(jié)果表明：（1）活化后的Co-Ni-B-S樣品在1 A g-1的電流密度下，可達(dá)到1281 F g-1的高比電容；（2）在20 A g-1的電流密度下，可達(dá)到802.9 F g-1的高比電容，具有出色的倍率性能；（3）經(jīng)過10,000次循環(huán)后容量保留率可達(dá)到92.1％，表現(xiàn)出優(yōu)良的循環(huán)性能穩(wěn)定性?；贑o-Ni-B-S電極制造的儲能裝置在功率密度為857.7 W kg-1時(shí)表現(xiàn)出50.0 Wh kg-1的高能量密度，在12 A g-1下經(jīng)過5000次循環(huán)，容量保持率可達(dá)到87.7％。同時(shí)，在以活性炭為負(fù)極組裝的超級電容器器件的測試中，發(fā)現(xiàn)器件在水系電解液中可以得到1.7 V的高電壓，給此材料的應(yīng)用提供了更多的可能性。
該工作所制備的材料不僅具有優(yōu)異的電化學(xué)性能，還可以拓展到其他相關(guān)的能量轉(zhuǎn)換技術(shù)，為調(diào)控MOFs的電子結(jié)構(gòu)及構(gòu)建高效的電極材料提供了新思路。相關(guān)成果在線發(fā)表于Adv. Mater.（DOI: 10.1002/adma.201905744）。
原文鏈接：
https://www.materialsviewschina.com/2019/11/41402/
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201905744
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